4.锻模的热处理

4.锻模的热处理

（1)锻模的热处理特点5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V、H13等钢含有较多的合金元素，这些元素与碳原子结合成碳化物造成锻模的热导率低，因此在热处理过程中为确保锻模的热处理质量和具有高的使用寿命，必须遵守先预热后加热的基本原则，同时要缓慢升温，减少加热过程中的热应力，避免内外温度的过大差异。在淬火时应进行预冷，这样能避免棱边、尖角等因冷却过快而开裂的现象。

（2)锻模的技术要求 锻模的外形尺寸为700mm×675mm×400mm，体积十分庞大，其型腔与炽热的转向节毛坯接触，因此受热剧烈，容易造成早期的热疲劳损坏。锻模并非整体硬度要求相同，考虑到工作面和非工作面在模锻时的受力状况、强度的差异以及冷却情况，型腔表面硬度为36～39HRC，而燕尾为28～38HRC。

（3)锻模的退火工艺 锻模是经过锻打成形的，因此在进行机械加工之前，要进行降低硬度、改善组织的退火处理，目的是便于切削加工、为最终热处理做组织准备。几种常见热作模具钢的退火工艺见表8-25。

表8-25几种常见热作模具钢的退火工艺

（4)热处理工艺5CrNiMo、5CrMnMo等钢制模具在830～860℃温度下完成加热过程，根据锻模的尺寸和形状，保温系数在盐浴炉和可控气氛炉中分别为0.9～1.1min/mm、1.2～1.8min/mm。如采用箱式电阻炉则必须对模面和型腔加以保护，故采用木炭封箱加热。当然若有条件最好采用保护气氛炉或真空淬火炉加热，这样可完全消除锻模表面的氧化或脱碳质量缺陷，确保锻模表面的成分和组织不发生改变，事实表明经过处理的锻模的使用寿命和疲劳强度明显提高，资料显示锻模的寿命提高3～5倍。因此采用先进的热处理加热设备，不仅能提高工艺技术水平，而且能够保证产品质量。

需要注意的是，锻模在油中的冷却时间为50～60min（表面在200℃左右)，立即出油空冷并及时放入300～400℃的炉中回火，第二次回火要在第一次回火冷到室温后再进行，最后进行160～180℃的低温回火处理，起到消除组织内部的内应力和稳定组织的作用。锻模出油温度的控制十分关键，过早或过晚均有可能造成锻模的开裂。对于实行分级淬火的，一般冷却10～20min确保锻模的内外温度一致后取出空冷。

5CrNiMo钢转向节热锻模淬火、回火的工艺如图8-16所示，转向节热锻模加热时的保护如图8-17所示。经过热处理后硬度达到36～39HRC后，需要对要求硬度低的模具的燕尾立即进行回火处理，采用盐浴炉加热，温度为600～650℃，图8-18所示为热锻模燕尾在盐浴中回火示意图，保温时间与具体尺寸的大小有关，通过模面的颜色判断保温时间，该类方法可明显提高锻模的使用寿命。要避开300～400℃回火时出现第二类回火脆性，因此选择在160～200℃进行低温回火。

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图8-16 5CrNiMo钢转向节热锻模淬火、回火的工艺

图8-17 转向节热锻模加热时的保护

图8-18 热锻模燕尾在盐浴中回火示意图

1—模具 2—液面 3—盐浴

5CrNiMo、5CrMnMo等锻模的热处理工艺规范见表8-26。

表8-265CrNiMo、5CrMnMo等锻模的热处理工艺规范

需要注意的是该锻模在工作过程中，要承受弯曲、压缩、挤压、摩擦磨损以及周期性的冲击作用，表面应力较大，工作条件差，因此要求锻模具有高的强度和硬度、耐磨性好，表面的耐蚀性和抗粘着性好，无型腔塌陷和塑性变形等。采用化学热处理技术，强化表面的强度和力学性能，是提高锻模质量的重要举措，事实证明，对锻模进行渗氮、氮碳共渗、硫氮碳共渗等可明显提高表面的疲劳强度和模具的使用寿命，锻造零件的产品质量得到了保证。