QQ登录

只需一步,快速开始

登录 | 注册 | 找回密码

三维网

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

展开

通知     

查看: 1388|回复: 0
收起左侧

[转帖] 尖咀钳热锻模复合强化处理

 关闭 [复制链接]
发表于 2010-10-7 15:31:03 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江苏常州

马上注册,结识高手,享用更多资源,轻松玩转三维网社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
尖咀钳热锻模外形尽寸150mm×95mm×110mm原用5CrMnMo钢制造,经常规热处理使用寿命仅0.4~0.5万件。主要失效形成:早期脆断---裂纹源发生在型腔应力集中底角;热疲劳裂纹产生在激冷激热最剧烈的型腔凸台边缘部位。其次为型腔软塌、塑性变形及磨损等早期失效。试验表明,选用4Cr2NiMoV钢新型热作模具电渣钢经改锻后进行复合强化热处理,其使用寿命4~5万件,提高9~10倍,有显著技术经济效益。
9 }. t5 i6 a, S( i8 |) C  Y
    4Cr2NiMo电渣钢的锻造。电渣钢具有纯洁度高,杂质少,化学成分与组织均匀,晶粒细等向性能与锻造性能好等特点。首先将电渣钢锭开坯轧制成ф80~ф100mm圆钢,下料取锻造比≤2~3。锻造不仅获得所需锻坯形状尺寸,更主要的是改善组织性能,尤其细化心部组织,因模具型腔正处于心部,促使材料纵向力学性能与横向性能基本一致。采用轻----重----轻锻造法。坯料低温入炉,二级预热,一级预热550~650℃,保温1.5~2.0h,二级预热温度850~900℃,保温2min/mm,预热保温后逐渐向高温区递进,缓慢升温与至1120~1150℃,保温1.0~1.5min/mm.锻坯加热过程应均匀、充分透烧、勤翻动、勤掉头,严防出现表熟里生、里熟表生、阴阳面、两头黑中间白等夹生加热缺陷。始锻温度1070~1100℃,轻锤慢打,小锻造比,少变形量,镦粗、拔长、锻六万、滚圆为主,避免重击、连击,防因组织过热而锻裂。中间温度1000~1070℃是锻造最佳时机,锻坯塑性好,不易过热,应加大锻造比,加大变形量,可重击、连击,尽量锻透,改善内部组织。接近终锻温度900~1000℃,因温度低,塑性差,锻造变形拉力大,应轻锤慢打,小锻造比,少变形量,防锻裂。经四镦四拔双十字形变向锻造,最后使锻造纤维组织围绕型腔分布,达到优质锻坯技术条件。锻坯缓冷后进行球化退火,锻坯在电炉加热,低温入炉,随炉升温至810~820℃,保温3~4h,保温后随炉冷至≤400℃以下出炉空冷,获得球状珠光体组织,硬度HB160~180,既是最终淬火的理想预处理组织,又有良好冷切削加工性能。
1 复合强化处理工艺性能试验+ q6 I, G, Y7 W' b. e$ c
表1 淬火温度与晶粒度关系*
淬火温度(±5)6 v) D$ q, Q- z2 S' `& A8 M$ Z
910
# R1 O8 t$ D3 H+ }1 G) W
930
' A4 e  _9 i9 J1 S4 v  p' F
960- v4 S. `) Y& `4 j$ E# {
990
- @% p0 ~1 P  q5 Q
1020# _" D* f+ L0 D5 k2 M( ]0 C0 ?
1050" O2 j5 J0 A- ]/ b$ a: S
1080
) l0 z3 Q/ h5 L
晶粒度(级)
& c7 w; s* k8 V* u8 M
11.0~11.53 {" f! z4 Y1 ~4 S3 k- Z' j
10.0~10.51 U/ F4 p: q+ P$ J8 e! {
8.5~9.0! @4 U; i7 w4 e2 S. N2 o
8.0~8.5
/ u# Z1 S: j* t0 n7 u+ u* K1 J
6.0~6.5
( O4 u9 [9 I$ X3 g. C2 K
4.0~4.5, p: y' g% D; O1 L- [# D
4.0+ W1 `8 Y: K& z  A, o$ `! q
*一组三件试样平均值.
2 M5 Z/ R" Y" b/ w& ~
表2   淬火温度与硬度关系*
淬火温度(±5): [: k. G9 ^& \3 E! q
8507 a8 P# I/ T6 z% h% G  v
900
/ X7 q+ H( f+ {" r4 t. t" P  Y* o
9501 r0 c' W* J- B4 C' |
1000
- Q- _8 ^; ~  q5 c
1050
  Q8 _8 N4 N& h+ K
1100
$ T( ^* b$ u( T
硬度(HRC)
. Y: R0 y6 }/ U6 a" k. P
51~524 d+ X3 A7 L) N1 j
53~54
) x. d" ^; {3 P, H) |. I% J
55~56
: e6 d) X, t0 |
58~59' y0 C) e% t" M- z; \
55~56
5 X* H* G1 T% }6 g; O8 y% N6 J
52~533 w. m! b6 B- w2 d  n% o
*一组三件硬度试样平均值 6 q. k, {: {4 [4 Z1 |+ S% @
表3  4Cr4NiMoV电渣钢力学性能*
淬火温度(±10℃)% f2 O* J1 r) Z! I. F
力  学  性  能  
σ0.2/MPa
  \# y) P/ g1 j9 O5 H) K( ]' k
σb/MPa  A) Z- G2 i% q5 [
δs(%)
1 U- \4 K- Z5 l0 ~& m
ak(J/cm2): y3 F- P% B, y9 w( ?
HRC7 ?! |) T/ O# ?- K1 {7 a
350
3 d- ], [5 ?5 u, M, M- O; @
1321~1334; I7 H" d# u) U5 g3 l
1452~1518& M5 p7 p9 f& s1 R! V! x- s
4.5~5.68 x1 m( V  d5 T) k# Q
31~339 g' f6 `2 D8 Y0 v! _& W  @
46~498 ~  Y1 e/ g1 m+ F0 o* D- K9 Q, R# o' e1 m
450+ O3 W. s9 O5 D/ z8 b/ N" w
1406~1412" I; m; R# ?- G4 @3 F2 y
1513~1526; ?& K  H9 D7 S9 t" `
6.5~7.36 s( a; X" Y# m+ x/ |6 T
36~41
* t7 x8 d( R$ s- v) T5 P: ]
44~478 a& c) S9 I" E1 N
550" h, ^( s  Y6 {+ R! t( @
1435~1442& e* E! I# P/ i: Z
1597~1609! g: S/ n5 l+ @
9.0~9.5
6 \0 z6 O: J5 B, g6 |
44~46
7 l/ t( @, u/ u0 Z
43~45# K4 f1 V7 m* Z! L% z
650
6 d2 c8 [6 }$ {6 ?! i
1209~1215( L) R# l# V$ r: H2 ~  T& H
1318~1327  ^$ s' C$ Z* S. a
10.5~11.0
+ d* [5 C+ Z8 d  P4 u% S3 n. t' t# \
75~81
) B; e" I% z: K$ I
38~41) [; ~3 Y# Y! z5 P5 O
*三组性能试样平均值。960℃油淬试样。
0 t% S$ k0 E+ z) I: [3 w/ ?- n0 H2 复合强化热处理工艺 3 w$ t9 _' H, g& C: ~: O- a

6 Q, V6 P% W! Y/ U* T  S3 新工艺分析( @, T7 o* u2 f4 ?/ |% {8 N) t
(Ⅰ)马氏体/下贝氏体强韧化处理 上述试验表明,选用950~960℃淬火加热温度能使合金碳化物和合金元素较充分溶入奥氏体中,使奥氏体充分合金化,保持9.0~9.5级较细奥氏体晶粒。淬火加热是在经充分脱氧的50%BaCl2+50%NaCl中性盐浴炉中进行。加热保温后油冷1~2min后转入50%NaNO3+50%KNO3双硝盐浴等温60~90min,获得隐晶马氏体+20%下贝氏体双相组织,下贝氏体有较高强度与韧性配合。2 E7 t: h: e, O4 Q: e2 b3 g2 h
(Ⅱ)多次高温回火 热锻模淬火后在620~640OC×1.0~1.5h×2次高温回火,获得所需基体组织与性能。在高温回火冷却过程中析出弥散细小Cr7C3、MoC、V4C3和VC产生沉淀强化,发生二次硬化作用,有较高强韧性、耐磨性。淬火后及时回火,消除淬火应力,防止应力扩展;较长时间回火,提高抗断裂韧性;多次高温回火,促使淬火残余奥氏体充分转变,稳定组织,稳定尺寸;合理选择回火温度,得到所需组织与性能、高强韧性基体,基体硬度HRC39~41。
" L% Q& o- z4 |( J: H* t! G(Ⅲ)S-O-C-N-B 五元共渗透 五元共渗可大幅度提高模具表面渗层硬度、耐磨性、红硬性、抗疲劳、抗粘结、抗咬合、抗腐蚀、抗擦伤和抗剥落等性能。共渗温度580~590OC×3~4h,同时起到第三次回火作用。五元共渗在滴注式气体密封井式炉中进生,炉压控制在13.42~14.40PaH2O柱。共渗剂配方:100mlHCONH2+1400mlH2O+500g(NH2)CO+15gH3BO3+108(NH2)CS。共渗温度下,各渗剂主要化学反应式:1 D2 U9 Y0 a4 P9 D/ ~
4HCONH2→4[N]+2[C]+4H2+2CO;
6 Q+ }. z+ d) M' t  a$ z% c( i(NH2)CO→CO+2H2+2[N],  J1 {2 z, ^3 B; `) E8 A
2CO→CO2+[C];
- Z9 Z$ h* _# t- b( M7 q% A0 U2H3BO3→B2O3+3H2O,& h9 T3 j# ~* P) ^0 G
B2O3→3[C]+2[B]+3[O];
8 }9 T9 F3 u1 }% L. m! u4 s. i, H(NH2)CS→2[N]+[S]+[C]+2H2;3 H# @% Q( v; v9 L: p' \
H2O→[O]+H2。0 T9 Z' p! D+ {4 B, l3 n
上式化学反应产生的活性[S]、[O]、[C]、[N]、[B]原子被金属表面吸收并向金属内部扩散,形成五元共渗层组织。最表层由FeS、Fe3O4、Fe3BO4组成,厚约1~3μm,质软,起固体润滑剂作用,降低摩擦系数;次表层主要由Fe3N和ε相组成,厚约4~6μm,锒嵌着高硬度弥散C、N化合物,硬度Hv1120~1160,具有高耐磨性;再往内为扩散层,厚约0.45~0.55mm,分布着大量C、N、B合金化合物弥散颗粒和N化合物等弥散强化相和含C、N马氏体硬化层,硬度较高Hv950~1100,耐磨性好,磨损抗力强。化合物层、扩散层与基体结合牢固,抗剥落性强,表硬内刚,赋予尖咀钳热模高寿命。推广应用新型4Cr2NiMoV电渣钢复合强化处理新技术,有显著技术经济效益。
发表回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

Licensed Copyright © 2016-2020 http://www.3dportal.cn/ All Rights Reserved 京 ICP备13008828号

小黑屋|手机版|Archiver|三维网 ( 京ICP备2023026364号-1 )

快速回复 返回顶部 返回列表