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1、熱作模具鋼二次回火熱處理工藝研究彭新榮張榮華（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山467001）摘要：本文研究了熱擠壓鋁模具（4Cr5MoSivl）兩次回火彌散硬化熱處理工藝，確定了其工藝是經(jīng)1080±10℃奧氏體化溫度+油淬+520℃×1.5h二次高溫回火。并將它運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)中，取得了優(yōu)良效果。關(guān)鍵詞：兩次回火彌散硬化奧氏體化溫度脆性斷裂ResearchofHeatTreamentProcessDiessteelPengxingrongZHANGRong-Hua(PingdingshanIndustrialCollegeof
2、Technology,HenanPingdingshan467001,china)Abstract:Theprocessoftwotimestemperdiffusionhardeningheattreatmentforhotpressingdiehavebeenstudiedinthispaper.Theprocessof1080±10℃ausentingtemperature+oilquenching+520℃×1.5htwotimestemperwouldbemettherequirement.Itcangetaidea
3、lresultintheapplicationofthemanufacturepractice.Keywords:twotimesdiffusinghardening;austenitingtemperature;brittlenessbreaking.0引言目前，用4Cr5MoSivl鋼制造的鋁型材熱擠壓模具，普遍存在使用壽命低、擠壓出的型材表面光潔度差等缺點(diǎn)。尤其是壁薄、懸臂長的模具更易以脆裂、拉傷、磨損和變形等形式而損壞。因此要求此類模具應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、韌性好、抗劃傷性優(yōu)良的性能，才能提高其使用壽命。西安鋁廠鋁材熱
4、擠模，采用預(yù)熱→淬火→回火一次（使用后個(gè)別良好，軟氮化）熱處理后，擠壓過程中，使用不當(dāng)或設(shè)計(jì)不合理，則模具脆裂嚴(yán)重，以至整爐脆裂報(bào)廢現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。基于上述原因，采用淬火后，進(jìn)行兩次回火（使用以后可軟氮化使用）的熱處理工藝，取得了較好的效果。1實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料的化學(xué)成分及尺寸模具淬火加熱在高溫鹽浴爐中進(jìn)行，模具預(yù)熱及回火熱處理在空氣井式電阻爐中進(jìn)行，其爐溫測量選用EU-2XCJ-101型的動(dòng)圈式控溫儀表。用洛氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測試。材料采用4Cr5MoSivl模具鋼，其化學(xué)成分如下，尺寸為φ165×60mm。CSiMnCrMoV0.
5、32～0.420.8～1.20≤0.404.5～5.51.0～1.500.30～0.502兩次硬化熱處理工藝的確定過去工藝：預(yù)熱→淬火→一次回火→（使用后）軟氮化。新工藝：預(yù)熱→1080±10℃，（520±10℃×1.5h）二次回火→（軟氮化，再使用）。2.1預(yù)熱預(yù)熱溫度采用520±10℃，保持時(shí)間：1.5h.2.2淬火模具（熱擠壓管模）有效厚度45mm，高溫鹽浴爐中加熱。淬火加熱溫度采用1080±10℃。保溫時(shí)間為18min（0.4min/mm）。為了提高冷卻能力，油淬后，作強(qiáng)烈充分?jǐn)噭?dòng)。2.3兩次回火回火溫度520±10℃
6、，保溫時(shí)間為90±15min。第一次回火后，冷至室溫，再作第二次回火。共回火兩次。為避免回火過程中第二類回火脆性的產(chǎn)生，減少實(shí)際工作時(shí)間拖延過長，第一次回火可選用油冷（亦可空冷）。第二次回火則采用空冷（或打開爐蓋爐冷）。二次回火后，投入使用階段間，可進(jìn)行軟氮化。3試驗(yàn)結(jié)果與產(chǎn)生使用效果淬火后，洛氏硬度HRC50-54第一次回火后HRC50-52第二次回火后HRC51-52軟氮化后HRC51-52采用上述熱處理工藝，模具交付使用后，反應(yīng)良好，由于熱處理原因造成的擠壓脆裂現(xiàn)象不再發(fā)生。模具使用壽命大為提高，使用管材擠壓模，擠壓鋁材
7、生產(chǎn)量可達(dá)2.1T以上。鋁管材表面光潔度表現(xiàn)優(yōu)良。4二次硬化熱處理工藝原理及分析4.14Cr5MoSivl淬火奧氏體化溫度的影響4Cr5MoSivl鋼奧氏化加熱是二次回火彌散硬化熱處理前必須做好的非常重要的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而對(duì)原理要分析清楚，實(shí)際操作中對(duì)這一環(huán)節(jié)必須準(zhǔn)確把握。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，高溫淬火奧氏體化溫度偏低或過高，對(duì)下道熱處理工序都將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。4Cr5MoSivl模具選用的適宜淬火溫度為1080℃。如果淬火溫度偏低，將不利于合金元素對(duì)模具材料淬硬性的改善。強(qiáng)碳化物形成元素Cr、Mo、V等降低了碳在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)，
8、因而大大推遲了奧氏體形成溫度，雖然Si對(duì)碳在奧氏體中擴(kuò)散系數(shù)影響不大，Cr、Mo、V等合金元素對(duì)奧氏體形成速度的影響，還受到合金碳化物向奧氏體溶解難易程度的影響。Cr、Mo、V是碳化物形成元素，在合金中形成難溶的特殊碳化物，因此，對(duì)于合金鋼工件，在淬火加熱過程中，如果加熱保溫
