2.4.4 模具钢的锻造和轧制
(1)模具钢的开坯
浇注成的钢锭或电渣锭一般要经过锻造或轧制成坯(也有直接锻造或轧制成材的),再采用冷、热变形加工制成各种规格尺寸的钢材(或模坯)来满足用户的需求。
1)高、中合金模具钢一般采用锻造开坯,如Cr12型冷作模具钢常采用锻造开坯。
2)低合金模具钢可以采用初轧制开坯,如塑料模具钢SM3Cr2Mo(P20)、SM3Cr2NiMnMo(718)等一般采用初轧制开坯,也可根据需要采用锻造开坯。
(2)模具钢的开坯要点
为了提高锻造效率和锻造的尺寸精度,一般采用液压快速锻造机或精密锻造机进行模具钢的生产。在锻造开坯时应考虑的生产工艺要点有:
1)保证足够的压缩比。从钢锭到坯、材的加工比,称为压缩比或锻造比,一般用k=F0/F(F0为钢锭平均截面积,F为坯或材料截面积)。如果分步加工,则总锻造比是各步的锻造比的总和,这是模具钢在热加工过程中最主要的工艺参数,在有些钢种的技术条件中有明确的规定,一般不应小于4。尤其是模块,对锻造比、镦粗比的要求更为严格。(https://www.daowen.com)
2)加热温度和升温速度。钢锭的加热温度是模具钢热加工最重要的工艺参数,一般与钢种的特性有关,主要取决于钢的化学成分。加热温度过高,会引起过热、过烧、晶粒粗大等缺陷,尤其是Cr12型冷作模具钢。加热温度过低,难以加工,也易出现裂纹,影响生产设备和效率。因此应严格规定钢的加热温度。为保证钢锭表面和中心部位的温度梯度小和减小热应力、组织应力,防止裂纹的产生,应缓慢升温,并分几段预热保温,然后逐渐升温到加热温度,中、高合金模具钢的冷锭一般不要高于600℃装炉。
3)终锻温度的选择。在锻造过程中,在确保钢材不出现裂纹的情况下,应尽量用较低的终锻温度,这样会获得更细小的晶粒。此外,对于某些莱氏体钢,在锻造时应避免终锻温度过低,否则会使工件产生角裂和边裂。
4)变形工艺与锻造比。模具钢的变形可以使用多种变形方式,冶金厂一般以拔长为主,对于大断面的材料或模块,为了保证质量,有时采用镦拔,即根据需要进行镦粗或拔长,这是增加锻造比的主要方式。在变形过程中,应注意变形量的控制。对于如Cr12型的冷作模具钢,每次的变形量不宜过大,以免出现裂纹。用精密锻造机生产开坯时,尤其要注意变形道次和每道次变形量的设计,并对钢锭(钢坯)的加热温度进行控制,以免发生孔洞缺陷,因为精密锻造机锤击力小且高频锻打,这对变形抗力大的难变形钢种十分有利,但由此造成钢材的表面变形,从而易形成孔洞。
5)钢坯的冷却条件。大多数模具钢锻后或轧后要求缓冷或红送退火,在缓冷坑中缓冷时,注意入坑的温度和缓冷坑的保温性能,一般钢种在锻后入坑,保温时间不少于48h。常用工模具钢的热加工参数见表2-18。
表2-18 常用工模具钢的热加工参数
