熱作模具鋼（H13）的鍛造工藝試驗研究.doc

熱作模具鋼（H13）的鍛造工藝試驗研究第11期2003年11月山西焦煤科技ShanxiCokingCoalScience&.TechnologyNo.11Nov.2003?試驗研究?熱作模具鋼(H13)的鍛造工藝試驗研究鄭愛聰(太原礦山機器集團有限公司)摘要就H13鋼在鍛造過程中出現(xiàn)的問題進行分析研究,開發(fā)了合理的加熱鍛造工藝及熱處理工藝.并通過鍛造變形,細化了組織結(jié)構(gòu),提高了制件的組織性能,滿足了用戶的要求.關(guān)鍵詞鍛造;熱處理;組織性能H13鋼是美國鋼號,要求有高的熱穩(wěn)定性,高溫強度,耐熱疲勞性以及耐磨性.相當(dāng)于我國的4Cr5MoSiV1鋼,屬于中合金超高強度鋼,是高溫綜合性能較好的熱作模具鋼,其化學(xué)成分見表1.這類鋼含有大約5Cr,并加入鉬,釩,硅元素.由于含鉻較高,因而有較高的淬透性.加入1鉬時,淬透性更高.因含鉻和硅其抗氧化性較好,硅鉻還提高了鋼的臨界點,有利于提高其熱疲勞性能.加入釩可加強鋼的二次強化現(xiàn)象,增加熱穩(wěn)定性.所以,加熱不當(dāng)易產(chǎn)生裂紋,溫度過高晶粒粗大易產(chǎn)生脫碳,其鍛造溫度范圍也窄,高溫,低溫鍛造時易產(chǎn)生角部裂口.合金成分較高,導(dǎo)熱性差,加熱時應(yīng)緩慢.嚴格執(zhí)行預(yù)熱,升溫,保溫三階段,以提高其高溫塑性.表1化學(xué)成分化學(xué)成分鋼號(:SiMnCrM0V4Cr5MoSiV1O.32O.8O4.5O1,OOO.8O0.40(我國)0,421,2O5.501.501,1OH130.3O0,8O0.2O4,751.250.8O(美國)0.401.2O0.405.501.751,2O1鍛造溫度的控制1)鋼錠.采用電渣重熔冶煉提純鋼錠,重量1.3t1.5t.規(guī)格:4403801000;2)鍛造加熱規(guī)范的制定.加熱工藝參考4Cr5MoSiV1鋼的加熱規(guī)范及鍛造經(jīng)驗,考慮該鋼工藝性能,鋼錠加熱應(yīng)緩慢升溫,不得大火急燒,應(yīng)使鋼錠均勻透燒.按照標準鍛造加熱保溫溫度一般控制在l180C,鍛造溫度控制在1180C850C左右.但是,鍛造時容易產(chǎn)生不規(guī)則表面裂紋,這時必須停止鍛造,立即用砂輪磨掉裂紋,待鍛件冷卻后再重新加熱鍛造.經(jīng)過了多次的試驗總結(jié),最后確定鍛造溫度范圍及加熱規(guī)范(見圖1),以每h小于50C的加熱速度升溫到750C800C預(yù)熱90min,保證均勻透燒,然后加熱到1200C,保溫60min,出爐鍛造,終鍛溫度控制在850C.同時,加熱保溫時間必須控制在1h,若時間過長容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象.圖l鍛造加熱規(guī)范鋼錠出爐鍛造前,必須清除掉鋼錠表面的氧化皮,這樣可以減少鍛模及砧子的磨損,提高鍛件的精度和表面質(zhì)量.作奢苘介:鄭愛聰女1963年出生1986年畢業(yè)于太原理工大學(xué)工程師太原030009山西焦煤科技2003年第11期2鍛造工藝的制定鋼錠上錘后,先用輕,快錘鍛打四面,然后重錘鍛打,操作要兩均,即上鐵量均勻,進鐵量要控制在下砧寬的1/21/3,一處鍛打不得連擊數(shù)錘;壓下量要均勻.在鍛造過程中,由于800t快鍛是靠靜壓鍛造,靠近上砧變形量大,下砧變形量小,先采用十字鍛造,壓下量大送進量大,特別容易產(chǎn)生裂紋.而后采用壓下量小送進量小,十字交叉鍛造.成材時,可先將坯料鍛成荒圓,滿砧子進料,進行輕倒棱后再重錘鍛打,再用甩子甩圓,產(chǎn)生裂紋就少,且機械性能和表面質(zhì)量也得到了保證.這時為了保證鍛件質(zhì)量,我們投入了大量的模具(甩圓),以保證外觀質(zhì)量.3退火規(guī)范的制定為了使鍛后組織進一步均勻化,提高塑性,調(diào)整晶粒度,使少量的奧氏體在冷卻過程中形成的馬氏體,進一步分解為鐵素體和顆粒狀碳化物,使組織均勻,軟化,并將鍛造過程中拉長的晶粒變?yōu)榈容S晶粒.圖2退火工藝曲線鍛后一批鍛件應(yīng)及時放入退火爐中進行退火處理,見圖2,采用840C860C保溫15h,然后隨爐緩慢降溫冷卻的退火工藝曲線.這樣,不但鍛造過程中產(chǎn)生裂紋的幾率減少,而且金相組織均達到了技術(shù)要求.4結(jié)果測試經(jīng)退火后金相組織見圖3,從圖3可以看出,組織幾乎完全由鐵素體基體上析出的細小彌散碳化物所組成,且組織較均勻.圖3退火后金相組織結(jié)構(gòu)圖5結(jié)束語經(jīng)過對H13鋼鍛造溫度控制,工藝控制,退火工藝控制等一系列的試驗研究后,鍛造組織性能達到了技術(shù)要求,也不易產(chǎn)生裂紋,并能滿足用戶的要求.收稿日期2003920參考文獻l胡志忠.鋼及其熱處理曲線手冊.北京:國防工業(yè)出版社,1987.2125.2林慧國,周人俊.世界鋼號手冊.北京;機械工業(yè)出版社.1988.4650.3胡志忠.鋼及其熱處理曲線手冊.北京:國防工業(yè)出版社,l987.213220.StudyonForgingProcessofH13SteelHeatMo(u)ldZbengAicongAbstractStudiestheappearingproblemsincourseofH13steelforgingoperation,developsrationalheatforgingandtreatmentprocess,andbyforgingwarping,structureisthinner,raisesthestructuralc