寶山鋼鐵股份有限公司(簡(jiǎn)稱“寶鋼股份”)是中國(guó)最大、最現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。寶鋼股份以其誠(chéng)信、人才、創(chuàng)新、管理、技術(shù)諸方面綜合...
1. 模具鋼中反常組織是什么原因引起的?
答:反常組織工件在奧氏體化加熱后緩慢冷卻,在冷卻組織中出現(xiàn)晶界網(wǎng)狀碳化物和包圍這個(gè)網(wǎng)狀碳化物的鐵素體組織。在熱作模具鋼3Cr2W8、H13中在鍛造之后采用停鍛時(shí)的溫度時(shí)沒有采用正確的冷卻工藝,應(yīng)該首先快冷到700℃以下,再進(jìn)行退火處理,反而是采用(Ar1~Acm溫度范圍)進(jìn)行余熱退火處理。由于鍛造溫度加熱溫度過高,高溫奧氏體化加熱充分,合金碳化物溶解完全,在緊接著的余熱退火保溫過程中,奧氏體中合金碳化物析出,析出的碳化物在晶界聚集長(zhǎng)大,形成網(wǎng)狀碳化物,并造成碳化物與晶粒之間形成貧合金、貧碳的鐵素體帶,即反常組織。碳化物形式有M2C、M23C6。
熱作模具鋼的碳含量3Cr2W8、H13分別在0.30%~0.40%,0.32%~0.4%,形成的碳化物細(xì)小,不容易檢查。往往容易忽略。加上市場(chǎng)價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng),往往不會(huì)采用高溫正火等工序來消除,這種組織就遺傳給最終熱處理。
碳化物M23C6在900℃以上開始溶解,1100℃基本溶解完全固溶于奧氏體中,M2C只能在1150~1200℃的溫度部分溶解于奧氏體中,熱處理淬火后網(wǎng)狀碳化物遺留下來,同時(shí)使淬火硬度也會(huì)降低。具有這種組織模具的使用壽命很低,一般以早期開裂為主,開裂形式是碎裂成多塊。
2. 模具鋼能否使用保護(hù)氣氛加熱進(jìn)行熱處理?
答:模具鋼中有高碳類、中碳類,熱處理加熱溫度有中溫和高溫。目前采用熱處理的爐型主要有中、高溫箱式電阻爐、鹽浴爐、真空爐。很少采用少無氧化的保護(hù)氣氛爐做模具鋼的熱處理。一方面是加熱元件和耐熱鋼合金的壽命短,另一方面是保護(hù)氣體的選用問題。
例如:5CrMnMo等中溫加熱處理的模具采用箱式爐(或室式爐)進(jìn)行淬火加熱,為了避免氧化、脫碳,一般采用裝箱加熱,使用木炭或舊滲碳劑填充保護(hù)。這樣可能造成模具表面滲碳。滲碳除了掩蓋了模具本身的真實(shí)硬度外,主要缺陷還是極容易產(chǎn)生表面熱疲勞裂紋,異致早期脆裂或壽命降低,生產(chǎn)實(shí)踐中這種情況相當(dāng)普遍,一些鍛型模具的熱疲勞裂紋,實(shí)際就是由于滲碳而引起。
在實(shí)際生產(chǎn)中可以采用甲醇滴注式氣體作為保護(hù)氣體來處理中碳合金鋼模具,例如:H13、H11、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo等,熱處理奧氏體化加熱時(shí)間在4~6h時(shí),脫碳層小于0.6mm。使用甲醇?xì)怏w時(shí)注意在720℃以下溫度不要通入,防止引起爐內(nèi)氣體爆炸。甲醇?xì)怏w的通入量從排除廢氣的火苗高度來判別,一般在100~200mm就可以了。過小的通入量,氣氛的還原性不夠,雖然出爐的工件不會(huì)氧化,但是會(huì)增加脫碳深度。
對(duì)模具鋼進(jìn)行氮基氣氛保護(hù)淬火試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)1100℃ 以上加熱時(shí),碳勢(shì)控制不穩(wěn),甚至出現(xiàn)碳勢(shì)急劇下降現(xiàn)象。因此氮基氣氛熱處理使用溫度應(yīng)控制在1050℃以下為宜。
至于高碳合金模具鋼,例如Cr12型 冷作模具鋼的保護(hù)氣氛,仍然可以選用甲醇?xì)怏w。
3. 模具鋼尺寸在≥200mm時(shí),如何確定其回火時(shí)間?
答:大多資料推薦回火2h或沒有說明回火時(shí)間,推薦的保溫時(shí)間在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)該做比較的的修正,資料中的數(shù)據(jù)應(yīng)該是指模具表面以及心不均到溫后的保溫時(shí)間,如果按照在儀表到溫時(shí)即開始計(jì)算時(shí)間,對(duì)于大型模具如果保溫2h顯然是不夠的,稍大一點(diǎn)的模具就不能透燒。
高、中合金模具鋼在電阻爐中于520~650℃左右加熱時(shí),單件加熱到溫的加熱時(shí)間約1min/mm,直徑或厚度為200毫米的模具,在有循環(huán)風(fēng)機(jī)或無循環(huán)風(fēng)機(jī)的情況控制儀表到溫后加熱時(shí)間需要150~200min的透燒時(shí)間,保溫120分,回火時(shí)間共需5~6h。如果考慮多件裝爐時(shí),應(yīng)根據(jù)模具之間的間距考慮間隔系數(shù)。間隔系數(shù)只考慮在加熱時(shí)間內(nèi),不包括保溫時(shí)間。如直徑?200mm的模具間距100mm裝爐系數(shù)按1.5min/mm,加熱時(shí)間,則應(yīng)為200min×1.5min/mm ,加上保溫2h總回火時(shí)間 8 h。對(duì)于模具厚度在100~200mm尺寸,散放多件裝爐,高溫回火時(shí)間需要在5~8h之間調(diào)整。
也可以參照按模具厚度或直徑以25~30mm/h的方法計(jì)算總回火時(shí)間。
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