尖嘴鉗熱鍛模外形盡寸150mm×95mm×110mm原用5CrMnMo鋼制造，經(jīng)常規(guī)熱處理使用壽命僅0.4~0.5萬件。

 

主要失效形成：早期脆斷---裂紋源發(fā)生在型腔應力集中底角；熱疲勞裂紋產(chǎn)生在激冷激熱_劇烈的型腔凸臺邊緣部位。

 

其次為型腔軟塌、塑性變形及磨損等早期失效。

 

試驗表明，選用4Cr2NiMoV鋼新型熱作模具電渣鋼經(jīng)改鍛后進行復合強化熱處理，其使用壽命為4~5萬件，提高9~10倍，有顯著技術經(jīng)濟效益。

4Cr2NiMo電渣鋼的鍛造。

 

電渣鋼具有純潔度高，雜質(zhì)少，化學成分與組織均勻，晶粒細等向性能與鍛造性能好等特點。

 

首先將電渣鋼錠開坯軋制成ф80~ф100mm圓鋼，下料取鍛造比≤2~3。鍛造不僅獲得所需鍛坯形狀尺寸，_主要的是_組織性能，尤其細化心部組織，因模具型腔正處于心部，促使材料縱向力學性能與橫向性能基本一致。

 

采用輕----重----輕鍛造法。

 

坯料低溫入爐，二級預熱，_預熱550~650℃，保溫1.5~2.0h,二級預熱溫度850~900℃，保溫2min/mm，預熱保溫后逐漸向高溫區(qū)遞進，緩慢升溫與至1120~1150℃，保溫1.0~1.5min/mm.鍛坯加熱過程應均勻、充分透燒、勤翻動、勤掉頭，嚴防出現(xiàn)"表熟里生、里熟表生、陰陽面、兩頭黑中間白"等"夾生"加熱缺陷。

 

始鍛溫度1070~1100℃，輕錘慢打，小鍛造比，少變形量，鐓粗、拔長、鍛六萬、滾圓為主，避免重擊、連擊，防因組織過熱而鍛裂。

 

中間溫度1000~1070℃是鍛造_時機，鍛坯塑性好，不易過熱，應加大鍛造比，加大變形量，可重擊、連擊，盡量鍛透，_內(nèi)部組織。

 

接近終鍛溫度900~1000℃，因溫度低，塑性差，鍛造變形拉力大，應輕錘慢打，小鍛造比，少變形量，防鍛裂。

 

經(jīng)四鐓四拔雙十字形變向鍛造，_后使鍛造纖維組織圍繞型腔分布，達到_鍛坯技術條件。

 

鍛坯緩冷后進行球化退火，鍛坯在電爐加熱，低溫入爐，隨爐升溫至810~820℃，保溫3~4h,保溫后隨爐冷至≤400℃以下出爐空冷，獲得球狀珠光體組織，硬度HB160~180，既是_終淬火的理想預處理組織，又有良好冷切削加工性能。

1 復合強化處理工藝性能試驗

 

 

2 復合強化熱處理工藝

3 新工藝分析

（Ⅰ）馬氏體/下貝氏體強韌化處理 上述試驗表明，選用950～960℃淬火加熱溫度能使合金碳化物和合金元素較充分溶入奧氏體中，使奧氏體充分合金化，保持9.0～9.5級較細奧氏體晶粒。

 

淬火加熱是在經(jīng)充分脫氧的50%BaCl2+50%NaCl中性鹽浴爐中進行。加熱保溫后油冷1～2min后轉入50%NaNO3+50%KNO3雙硝鹽浴等溫60～90min,獲得隱晶馬氏體+20%下貝氏體雙相組織，下貝氏體有較高強度與韌性配合。

（Ⅱ）多次高溫回火 熱鍛模淬火后在620～640OC×1.0～1.5h×2次高溫回火，獲得所需基體組織與性能。

 

在高溫回火冷卻過程中析出彌散細小Cr7C3、MoC、V4C3和VC產(chǎn)生沉淀強化，發(fā)生二次硬化作用，有較高強韌性、耐磨性。

 

淬火后及時回火，消除淬火應力，防止應力擴展；較長時間回火，提高抗斷裂韌性；多次高溫回火，促使淬火殘余奧氏體充分轉變，穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸；合理選擇回火溫度，得到所需組織與性能、高強韌性基體，基體硬度HRC39～41。

（Ⅲ）S-O-C-N-B 五元共滲透 五元共滲可大幅度提高模具表面滲層硬度、耐磨性、紅硬性、抗疲勞、抗粘結、抗咬合、抗腐蝕、抗擦傷和抗剝落等性能。

 

共滲溫度580～590OC×3～4h,同時起到第三次回火作用。五元共滲在滴注式氣體密封井式爐中進生，爐壓控制在13.42～14.40PaH2O柱。

 

共滲劑配方：100mlHCONH2+1400mlH2O+500g(NH2)CO+15gH3BO3+108(NH2)CS。

 

共滲溫度下，各滲劑主

 

要化學反應式：

4HCONH2→4[N]+2[C]+4H2+2CO；

 
（NH2）CO→CO+2H2+2[N]，

 
2CO→CO2+[C]；

2H3BO3→B2O3+3H2O，

 
B2O3→3[C]+2[B]+3[O]；

 
（NH2）CS→2[N]+[S]+[C]+2H2；

H2O→[O]+H2。

上式化學反應產(chǎn)生的活性[S]、[O]、[C]、[N]、[B]原子被金屬表面吸收并向金屬內(nèi)部擴散，形成五元共滲層組織。

 

_表層由FeS、Fe3O4、Fe3BO4組成，厚約1～3μm,質(zhì)軟，起固體潤滑劑作用，降低摩擦系數(shù)；次表層主要由Fe3N和ε相組成，厚約4～6μm,鋃嵌著高硬度彌散"C"、"N"化合物，硬度Hv1120～1160,具有高耐磨性；再往內(nèi)為擴散層，厚約0.45～0.55mm,分布著大量"C"、"N"、"B"合金化合物彌散顆粒和"N"化合物等彌散強化相和含"C"、"N"馬氏體硬化層，硬度較高Hv950～1100，耐磨性好，磨損抗力強。

 

化合物層、擴散層與基體結合牢固，抗剝落性強，表硬內(nèi)剛，賦予尖咀鉗熱模高壽命。

 

推廣應用新型4Cr2NiMoV電渣鋼復合強化處理新技術，有顯著技術經(jīng)濟效益。