热作模具钢二次回火热处理工艺研究

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1、热作模具钢二次回火热处理工艺研究彭新荣张荣华（平顶山工业职业技术学院，河南平顶山467001）摘要：本文研究了热挤压铝模具（4Cr5MoSivl）两次回火弥散硬化热处理工艺，确定了其工艺是经1080±10℃奥氏体化温度+油淬+520℃×1.5h二次高温回火。并将它运用在实际生产中，取得了优良效果。关键词：两次回火弥散硬化奥氏体化温度脆性断裂ResearchofHeatTreamentProcessDiessteelPengxingrongZHANGRong-Hua(PingdingshanIndustrialColleg

2、eofTechnology,HenanPingdingshan467001,china)Abstract:Theprocessoftwotimestemperdiffusionhardeningheattreatmentforhotpressingdiehavebeenstudiedinthispaper.Theprocessof1080±10℃ausentingtemperature+oilquenching+520℃×1.5htwotimestemperwouldbemettherequirement.Itcange

3、taidealresultintheapplicationofthemanufacturepractice.Keywords:twotimesdiffusinghardening;austenitingtemperature;brittlenessbreaking.0引言目前，用4Cr5MoSivl钢制造的铝型材热挤压模具，普遍存在使用寿命低、挤压出的型材表面光洁度差等缺点。尤其是壁薄、悬臂长的模具更易以脆裂、拉伤、磨损和变形等形式而损坏。因此要求此类模具应具有高强度、高硬度、韧性好、抗划伤性优良的性能，才能提高其使用寿

4、命。西安铝厂铝材热挤模，采用预热→淬火→回火一次（使用后个别良好，软氮化）热处理后，挤压过程中，使用不当或设计不合理，则模具脆裂严重，以至整炉脆裂报废现象时有发生。基于上述原因，采用淬火后，进行两次回火（使用以后可软氮化使用）的热处理工艺，取得了较好的效果。1实验设备、材料的化学成分及尺寸模具淬火加热在高温盐浴炉中进行，模具预热及回火热处理在空气井式电阻炉中进行，其炉温测量选用EU-2XCJ-101型的动圈式控温仪表。用洛氏硬度计进行硬度测试。材料采用4Cr5MoSivl模具钢，其化学成分如下，尺寸为φ165×60mm。

5、CSiMnCrMoV0.32～0.420.8～1.20≤0.404.5～5.51.0～1.500.30～0.502两次硬化热处理工艺的确定过去工艺：预热→淬火→一次回火→（使用后）软氮化。新工艺：预热→1080±10℃，（520±10℃×1.5h）二次回火→（软氮化，再使用）。2.1预热预热温度采用520±10℃，保持时间：1.5h.2.2淬火模具（热挤压管模）有效厚度45mm，高温盐浴炉中加热。淬火加热温度采用1080±10℃。保温时间为18min（0.4min/mm）。为了提高冷却能力，油淬后，作强烈充分搅动。2.3

6、两次回火回火温度520±10℃，保温时间为90±15min。第一次回火后，冷至室温，再作第二次回火。共回火两次。为避免回火过程中第二类回火脆性的产生，减少实际工作时间拖延过长，第一次回火可选用油冷（亦可空冷）。第二次回火则采用空冷（或打开炉盖炉冷）。二次回火后，投入使用阶段间，可进行软氮化。3试验结果与产生使用效果淬火后，洛氏硬度HRC50-54第一次回火后HRC50-52第二次回火后HRC51-52软氮化后HRC51-52采用上述热处理工艺，模具交付使用后，反应良好，由于热处理原因造成的挤压脆裂现象不再发生。模具使用寿

7、命大为提高，使用管材挤压模，挤压铝材生产量可达2.1T以上。铝管材表面光洁度表现优良。4二次硬化热处理工艺原理及分析4.14Cr5MoSivl淬火奥氏体化温度的影响4Cr5MoSivl钢奥氏化加热是二次回火弥散硬化热处理前必须做好的非常重要的一个关键环节，因而对原理要分析清楚，实际操作中对这一环节必须准确把握。实际经验表明，高温淬火奥氏体化温度偏低或过高，对下道热处理工序都将产生严重影响。4Cr5MoSivl模具选用的适宜淬火温度为1080℃。如果淬火温度偏低，将不利于合金元素对模具材料淬硬性的改善。强碳化物形成元素Cr

8、、Mo、V等降低了碳在奥氏体中的扩散系数，因而大大推迟了奥氏体形成温度，虽然Si对碳在奥氏体中扩散系数影响不大，Cr、Mo、V等合金元素对奥氏体形成速度的影响，还受到合金碳化物向奥氏体溶解难易程度的影响。Cr、Mo、V是碳化物形成元素，在合金中形成难溶的特殊碳化物，因此，对于合金钢工件，在淬火加热过程中，如果加热保温