5CrNiMo1t 鍛模熱處理工藝優(yōu)化

鍛模簡(jiǎn)介

鍛模是坯料按規(guī)定的形狀和尺寸變形成為鍛件的模具。鍛模一般由上下兩個(gè)模塊組成。鍛模有整體模和鑲塊模兩種類型，整體模還有單模槽和多模槽之分。因鍛模用設(shè)備不同，鍛模又可分為錘鍛模、螺旋壓機(jī)鍛模、曲柄壓力機(jī)鍛模、平鍛機(jī)鍛模和液壓機(jī)鍛模，錘鍛模按設(shè)備噸位又分為1t 鍛模、3t 鍛模、5t 鍛模、10t 鍛模等。

5CrNiMo 鋼是20 世紀(jì)30 年代初應(yīng)用至今的傳統(tǒng)熱鍛模具鋼。由于碳化物形成元素含量不高，二次硬化效應(yīng)弱.故熱穩(wěn)定性較差，熱強(qiáng)性不高，通常在400℃以下工作可保持較高的強(qiáng)度，超過(guò)400℃時(shí)強(qiáng)度便急劇下降，模具溫度升到550℃時(shí)，σ

與室溫比較下降近一半。

作為對(duì)“世界怎么了，我們?cè)趺崔k”的理論解答，人類命運(yùn)共同體有著其深層的思想資源。學(xué)術(shù)界主要從馬克思主義以及中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化兩個(gè)方面來(lái)解讀。

研究對(duì)象

本文研究對(duì)象為5CrNiMo 材質(zhì)鍛模(圖1)，典型尺寸為300mm×300mm×250mm。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查可知，鍛模在400℃(及以上)回火，硬度值無(wú)法達(dá)到預(yù)期值(45 ～50HRC)，且回火后硬度均勻性也較差。以下是鍛模在典型熱處理參數(shù)(650℃，120min，隨爐升溫至870℃，270min，油冷30min；400℃，420min，空冷)下的硬度參數(shù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于對(duì)3 塊鍛模實(shí)際產(chǎn)品的記錄(表1)。

產(chǎn)品介紹

鍛模較一般的制件厚度更大，無(wú)論是加熱保溫過(guò)程的熱透，還是淬火冷卻過(guò)程中的淬透都難以達(dá)到預(yù)期的要求，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，硬度等檢驗(yàn)指標(biāo)通常無(wú)法達(dá)到理論要求值。

優(yōu)化思路

(4) 若μ,ν為近似對(duì)偶測(cè)度框架, 且 則(μ的典則對(duì)偶測(cè)度框架)與(ν的典則對(duì)偶測(cè)度框架)亦為近似對(duì)偶測(cè)度框架。

延長(zhǎng)保溫時(shí)間

基于技術(shù)優(yōu)化的理念，設(shè)置表2 幾組試驗(yàn)，對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)各組試驗(yàn)可知，各單量的變化均未直接達(dá)到預(yù)期硬度效果，但相對(duì)于原工藝方案硬度值有較為明顯的改觀(此處無(wú)法排除各試驗(yàn)對(duì)象原材料成分的差異性影響)。

增加適當(dāng)預(yù)冷

(1)等溫淬火：650℃，保溫2.5h，隨爐升溫至870℃，保溫5h，出爐預(yù)冷至780℃～800℃后，油冷45min(入油后保持產(chǎn)品與介質(zhì)相對(duì)移動(dòng)，約10min)；250℃，保溫3h，空冷。

延長(zhǎng)油冷時(shí)間

（2）工控網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程的主觀性是影響評(píng)估結(jié)果的一個(gè)相當(dāng)重要而又是最難解決的方面，目前缺乏系統(tǒng)性的指南。

油冷進(jìn)入對(duì)流階段后(過(guò)冷奧氏體溫度降至M

以下)，馬氏體轉(zhuǎn)變持續(xù)進(jìn)行，故適當(dāng)延長(zhǎng)油冷時(shí)間有利于馬氏體轉(zhuǎn)變的進(jìn)行，但應(yīng)兼顧組織應(yīng)力的擴(kuò)大致使鍛模開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

回火前增加250℃等溫工序

250℃等溫處于M

以下，有利于馬氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變，從而提高交檢硬度。(該理論基于在淬火過(guò)程中存在馬氏體形核但未長(zhǎng)大的情況，在該條件下，250℃保溫有利于馬氏體長(zhǎng)大。)

2.2 全肝CT灌注輻射劑量 結(jié)果(表3)表明：第2代組輻射劑量參數(shù)CTDIvol、DLP及ED值均較第1代組明顯減小(P<0.01)，減小幅度均約46%。

試驗(yàn)分析及討論

鍛模厚度大，延長(zhǎng)保溫時(shí)間有利于組織完全奧氏體化，為淬火效果做組織轉(zhuǎn)變準(zhǔn)備。

完成優(yōu)化的熱處理工藝方案如下：

綜上所述，4 個(gè)方案對(duì)產(chǎn)品最終都是有利的，在最終驗(yàn)證時(shí)，可將各方案融合成最終熱處理方案，進(jìn)一步評(píng)估其優(yōu)化效果。同時(shí)，在工藝固化前，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，制定詳盡現(xiàn)場(chǎng)操作流程，將其統(tǒng)一納入驗(yàn)證效果的結(jié)論中去。

提高鍛模一次交檢合格率，本質(zhì)上是提高鍛模一次淬硬性，即盡量多地獲得淬火馬氏體。基于這個(gè)論點(diǎn)，技術(shù)優(yōu)化思路可以從以下幾方面著手。

效果驗(yàn)證

其中方案1、方案2 對(duì)硬度提升的效果較為明顯；方案3、方案4 相比較原工藝有一定提升，但不明顯；方案3、方案4 對(duì)減少內(nèi)外應(yīng)力差及減少鍛模變形及開裂傾向亦有作用。

溫度梯度有利于增強(qiáng)熱能擴(kuò)散的動(dòng)力，能夠加快鍛模入油后的冷卻速度，使馬氏體轉(zhuǎn)變量增多；同時(shí)，較低的入油溫度能夠減少與M

線的溫度跨度，有利于馬氏體轉(zhuǎn)變，減少珠光體型組織(P、S、T 組織)的產(chǎn)生。

中職教育不同于普通高校教育，前者更加注重增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。其教育的目的不僅是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更是切實(shí)提高學(xué)生的專業(yè)技能，并使他們形成一套具體解決職業(yè)中問(wèn)題的方法。運(yùn)用實(shí)踐教學(xué)法能為學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生主動(dòng)體驗(yàn)職業(yè)中遇到的各種問(wèn)題，使他們?cè)趯?shí)踐中主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極探索，學(xué)習(xí)技能，加深理解，進(jìn)而提高他們對(duì)課本知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力。

(2)回火：400℃，保溫6.5h，空冷。

在試驗(yàn)驗(yàn)證前擬定詳盡操作流程方案，監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)按照規(guī)定流程進(jìn)行操作，并形成有指導(dǎo)性的操作文件。

按以上方法完成了編號(hào)1 ～3 共3 塊鍛模的熱處理試驗(yàn)，其硬度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，優(yōu)化后鍛模熱處理總體達(dá)到預(yù)期要求。但仍然存在弊端。鍛模產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)，轉(zhuǎn)入數(shù)量多，實(shí)際生產(chǎn)中需要連續(xù)生產(chǎn)，通常為4 ～8塊一爐次，會(huì)造成以下不可控情況：現(xiàn)場(chǎng)油槽只有一個(gè)，在鍛模出爐后依次淬火，理想狀態(tài)下最后一塊鍛模將延長(zhǎng)2.5h ～4h 淬火。而實(shí)際情況中，因淬火占用吊車影響正常生產(chǎn)等因素，周期更長(zhǎng)，故后期淬火鍛模有嚴(yán)重脫碳甚至過(guò)熱傾向，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有明顯影響。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證可知，熱處理工藝參數(shù)的優(yōu)化及過(guò)程控制細(xì)化對(duì)1t 鍛模整體質(zhì)量提升有明顯作用，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然不是十分理想。我認(rèn)為在1t 鍛模熱處理攻關(guān)方向仍然有很多工作可以進(jìn)行，諸如驗(yàn)證淬火溫度、驗(yàn)證淬火介質(zhì)、驗(yàn)證烤尾方式等。