热作模具钢二次回火热处理工艺研究fpvt.docx

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1、热作模具具钢二次次回火热热处理工工艺研究究彭新荣张张荣华（平顶山山工业职职业技术术学院，河河南 平平顶山 46770011）摘要：本本文研究究了热挤挤压铝模模具（44Cr55MoSSivll）两次次回火弥弥散硬化化热处理理工艺，确确定了其其工艺是是经1008010奥氏体体化温度度+油淬淬+52201.55h二次次高温回回火。并并将它运运用在实实际生产产中，取取得了优优良效果果。关键词： 两次次回火弥弥散硬化化 奥氏氏体化温温度 脆脆性断裂裂Reseearcch oof HHeattTreeameent Proocesss DDiess stteellPengg xiingrronggZHAAN

2、G Ronng-HHua(PinngdiingsshannInddusttriaal CColllegee off Teechnnoloogy,Henaan PPinggdinngshhan 46770011,chhinaa)Absttracct: Thee prroceess of twoo tiimess teempeer ddifffusiion harrdenningg heeat treeatmmentt foor hhot preessiing diee haave beeen sstuddiedd inn thhis papper.Thee prroceess of 108801

3、0 auusenntinng ttempperaaturre + oiil qquennchiing + 55201.55h ttwo timmes temmperr woouldd bee meet tthe reqquirremeent.It cann geet aa iddeall reesullt iin tthe apppliccatiion of thee maanuffactturee prractticee.Key worrds:twoo tiimess diiffuusinng hharddeniing;ausstennitiing temmperratuure;briitt

4、lleneess breeakiing.0引言 目前，用4Cr5MoSivl钢制造的铝型材热挤压模具，普遍存在使用寿命低、挤压出的型材表面光洁度差等缺点。尤其是壁薄、悬臂长的模具更易以脆裂、拉伤、磨损和变形等形式而损坏。因此要求此类模具应具有高强度、高硬度、韧性好、抗划伤性优良的性能，才能提高其使用寿命。西安铝厂厂铝材热热挤模，采采用预热热淬火回火一一次（使使用后个个别良好好，软氮氮化）热热处理后后，挤压压过程中中，使用用不当或或设计不不合理，则则模具脆裂严严重，以以至整炉炉脆裂报报废现象象时有发发生。基基于上述述原因，采采用淬火火后，进进行两次次回火（使使用以后后可软氮氮化使用用）的热热处理

5、工工艺，取取得了较较好的效效果。1 实实验设备备、材料料的化学学成分及及尺寸模具淬火火加热在在高温盐盐浴炉中中进行，模模具预热热及回火火热处理理在空气气井式电电阻炉中中进行，其其炉温测测量选用用EU-2X CJ-1011型的动动圈式控控温仪表表。用洛氏硬硬度计进进行硬度度测试。 材材料采用用4Crr5MooSivll模具钢钢，其化化学成分分如下，尺尺寸为165560mmm。CSiMnCrMoV0.3220.420.81.2200.4404.55.551.01.5500.3000.502 两两次硬化化热处理理工艺的的确定过去工艺艺：预热热淬火一次回回火（使用用后）软软氮化。新工艺：预热10880

6、10，（5520101.55 h）二二次回火火（软氮氮化，再再使用）。2.1预预热预热温度度采用552010，保持持时间：1.55h.2.2淬淬火模具（热热挤压管管模）有有效厚度度45 mm，高高温盐浴浴炉中加加热。淬淬火加热热温度采采用1008010。保温温时间为为18mmin（00.4mmin/mm）。为为了提高高冷却能能力，油油淬后，作作强烈充充分搅动动。2.3两两次回火火回火温度度520010，保温温时间为为9015mmin。第一次回回火后，冷冷至室温温，再作作第二次次回火。共共回火两两次。为为避免回回火过程程中第二二类回火火脆性的的产生，减减少实际际工作时时间拖延延过长，第第一次回回

7、火可选选用油冷冷（亦可可空冷）。第第二次回回火则采采用空冷冷（或打打开炉盖盖炉冷）。二次回火火后，投投入使用用阶段间间，可进进行软氮氮化。3 试试验结果果与产生生使用效效果淬火后，洛洛氏硬度度 HRRC500-544第一次回回火后 HRCC50-52第二次回回火后 HRCC51-52软氮化后后 HHRC551-552采用上述述热处理理工艺，模模具交付使使用后，反反应良好好，由于热热处理原原因造成成的挤压压脆裂现现象不再再发生。模模具使用寿寿命大为为提高，使用管材挤压模，挤压铝材生产量可达2.1T以上。铝管材表面光洁度表现优良。4 二二次硬化化热处理理工艺原原理及分分析4.1 4Crr5MooS

8、ivvl淬火火奥氏体体化温度度的影响响4Cr55MoSSivll钢奥氏氏化加热热是二次次回火弥弥散硬化化热处理理前必须须做好的的非常重重要的一一个关键键环节，因因而对原原理要分分析清楚楚，实际际操作中中对这一一环节必必须准确确把握。实实际经验验表明，高高温淬火火奥氏体体化温度度偏低或过高，对对下道热热处理工工序都将将产生严严重影响响。4Cr55MoSSivll模具选选用的适宜淬淬火温度度为10080。如果淬淬火温度度偏低，将不利于合金元素对模具材料淬硬性的改善。强碳化物形成元素Cr、 Mo、V 等降低了碳在奥氏体中的扩散系数，因而大大推迟了奥氏体形成温度，虽然Si对碳在奥氏体中扩散系数影响不大

9、，Cr、Mo、V等合金元素对奥氏体形成速度的影响，还受到合金碳化物向奥氏体溶解难易程度的影响。Cr、MMo、VV是碳化化物形成成元素，在在合金中中形成难难溶的特特殊碳化化物，因因此，对对于合金金钢工件件，在淬淬火加热热过程中中，如果果加热保保温时间间不够充充分，合金元元素将主主要集中中在未溶溶解的碳碳化物和和其周围围的奥氏氏体中，使使淬火后后其成分分极不均均匀，失失去了合合金在钢钢中的作作用，减减低了钢钢的淬透透性和淬淬火热处处理后的的性能。甚甚至存在在未淬上上火的现象。对合金钢钢，尤其其要求热热硬性高高的4CCr5MMoSiivl钢钢模具加加热时一一般要求求奥氏体体尽可能能的均匀匀化，要要求

10、有足足够数量量的碳化化物溶解解到奥氏氏体中以以保证钢钢的基体体中有足足够数量量的合金金度，并并要求碳碳及合金金元素在在奥氏体体中比较较均匀。强强碳化物物形成元元素W、 V、 Mo，全全部集中中在碳化化物中，中强强碳化物物元素CCr在铁铁素体和和碳化物物中分配配大体相相同，且且合金元元素比CC的扩散散更困难难，C比比合金元元素在奥奥氏体中中的扩散散速度大大10000倍至至1万倍倍。如果淬火火加热温温度太高高，保温温时间过过长，在在奥氏体体中碳含含量过高高，淬火火后脆性性增大。比比如12200以上，长长时间加加热，保保温时间间太长，则则钢中的的C和合合金元素素进一步步溶入奥奥氏体中中，这些些合金元

11、元素Crr、Moo、V，尤尤其是CC使Mss点降低低，淬火火后获得得的马氏氏体形态态，会从从板条状状转化片片状马氏氏体，而而片状马马氏体机机械性能能远不如如板条状状马氏体体各方面面的机械械性能，这这是我们们不愿看看到的。另另外，淬淬火加热热温度过过高及时时间过长长，还会会使奥氏氏体晶粒粒趋向长长大，形形成粗大大晶粒度度，对模模具机械械性能是是不利的的。4.2 二次回回火硬化化的影响响4.2.1二次次弥散硬硬化原理理4Cr55MoSSiv11钢模具具之所以以具有良好好的耐磨磨性、强强韧性配配合和热热稳定性性，其中中合金元元素的弥弥散回火火硬化效效应所起起作用是是非常大大的，不不容忽视视。弥散散硬

12、化的的产生，必必须有CCr、MMo、VV等合金金元素及及其所形形成的弥弥散形碳碳化物、V。合合金钢中中，随着着Cr含含量增加加，形成成的碳化化类型不不同，不不同类型型的碳化化物稳定定性不同同。当含含2%的的Cr时时，形成成较稳定定的不易易溶解的的；当含含约6%的Cr时时，形成成更为稳稳定的，4Crr5MooSivv1钢中中的合金金元素CCr形成成碳化物物，Moo, VV等强碳碳化物元元素形成成特殊的的弥散碳碳化物。具具有二次次硬化现现象的碳碳化物、VCC的产生生还取决决于钢中中这些合合金元素素和碳的的比值，比值高，则越利于产生这些弥漫硬化碳化物。这些碳化物的产生，开始时，因为回火在低温阶段，C

13、及合金元素扩散速度较小，不会分解扩散生成这种不会产生弥漫硬化的碳化物，而是先析出了。一旦碳化物生成后，则基体中C原子减少，比值增大，即具备生成具有弥散硬化作用的碳化物，进而越来越多地加大析出碳化物，这些与基本保持着良好共格关系的弥散硬化型碳化物，对模具的强度、韧性、耐磨性极为有利，对模具的寿命大有好处。4.2.2二次次回火硬硬化热处处理原理理含V、MMo、CCr 强强碳化物合合金元素素的4CCr5MMoSiiv1热热作模具具钢经较较高淬火火温度淬淬火后，获获得马氏氏体M组组织，从从而使马马氏体组组织中拥拥有较高高C含量量和较多多数量的的V、 Mo、 Cr。由由于这些些合金元元素的存存在，即即使

14、回火火温度较较高时，马氏体中C含量也降低甚微，从而提高了钢的回火稳定性。同时，在52010高温回火过程中，从M中析出弥散细小的再生、及等高硬度的弥散的强化相，使钢在回火过程中，不但韧性提高，而且硬度，强度也得以提高。另外，如此两次回火后，还会使淬火后未能转变成马氏体的残留奥氏体，在回火冷却过程中（到Ms点以下），继续转变成马氏体，起到二次淬火的作用。上述几种因素的综合作用，使模具的硬度、强度加强，变形减小，耐磨性提高，划伤减少，且利于管材表面光洁度的提高。另外，使用过程中的软氮化处理，对提高模具的硬度，耐磨性也起到一定的作用。模具淬火火后二次次回火，同同时可使使第一次次回火后后冷却过过程中生生

15、成的马马氏体MM转变成成回火马马氏体，并并消除此此次马氏氏体转变变而增加加的应力力，使钢钢的淬火火应力得得以最大大程度的的释放。因因此，经经过两次次回火的的充分进进行，模模具的韧性性大为提提高，避避免了脆脆性断裂裂。5 结结论1、铝材材热挤压压模4CCr5MMoSiivl钢钢，采用用淬火+两次回回火弥散散硬化热热处理工工艺，硬硬度、耐耐磨性完完全满足足设计要要求，同同时，模模具韧性性大为提提高，避避免了脆脆裂，显显著提高高模具使使用寿命命，一次次回火热热处理模模具提高高4倍多多。2、4CCr5MMoSiivl钢钢铝材热热挤模可可采用11080010油淬+5200101.55h两次次回火+（使用用中间阶阶段）软软氮化的的处理工工艺。3、良好好模具对对提高生生产产品品表面质质量大为为有利。4、采用用新工艺艺处理，没没有增加加能耗，显显著节约约模具生生产成本本，提高高了生产产率。作者简介介： 彭彭新荣（19661.111），女，河南平平顶山人人，平顶顶山工业业职业技技术学院院机电系系副教授授。通讯地址址：河南南平顶山山工业职职业技术术学院机机电工程程系 彭新荣荣（收）邮政编码码：46670001