當(dāng)前,世界各國紛紛將蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼增材制造作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新增長點(diǎn),力爭(zhēng)搶占未來科技和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。我國增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段已從研發(fā)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,新設(shè)備、新技術(shù)、新材料、新應(yīng)用程序不斷推陳出新,越來越多的企業(yè)將增材制造作為產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)轉(zhuǎn)型的方向。蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼增材制造技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件,相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除——切削加工技術(shù),是一種“自下而上”的制造方法。關(guān)橋院士提出了“廣義”和“狹義”增材制造的概念,“狹義”的增材制造是指不同的能量源與CAD/CAM技術(shù)結(jié)合、分層累加材料的技術(shù)體系;而“廣義”增材制造則以材料累加為基本特征,以直接制造零件為目標(biāo)的大范疇技術(shù)群。
蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼由于合金元素在回火時(shí)能阻礙鋼中各種原子的擴(kuò)散,因而在同樣溫度下和碳素鋼相比,一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長大作用,從而提高鋼的回火穩(wěn)定性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著,Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼,在500~600℃回火時(shí),析出細(xì)小彌散的特殊碳化物質(zhì)點(diǎn)如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強(qiáng)度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化。蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼Mo對(duì)鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。
蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造余熱正火(退火)是鍛件成形后,當(dāng)溫度高于Ar3(對(duì)亞共析鋼)時(shí),進(jìn)入正火爐、冷卻箱或退火爐內(nèi)進(jìn)行正火或控制冷卻,得到正火組織。蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼由于鍛造加熱溫度高,采用此方法處理后鍛件的晶粒較粗,一般用于預(yù)備熱處理,不適用對(duì)于晶粒度有較高要求的鍛件。同時(shí),處理后得到的組織為珠光體+鐵素體平衡組織,粗晶粒在后續(xù)熱處理中不存在組織遺傳,晶??芍匦录?xì)化。
國內(nèi)外使用的模具鋼材而言,模具鋼密度一般都在7.85左右,通常模具鋼是鍛造件,密度在8000-8400千克/立方米。蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼不同模具鋼材中加入的合金元素比例不一樣,模具鋼密度會(huì)有小范圍的差別。密度是物質(zhì)的特性之一,每種物質(zhì)都有一定的密度,不同物質(zhì)的密度一般是不同。蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)密度公式:ρ=m/v,也就是說決定模具鋼質(zhì)量和體積的因素決定了模具鋼密度。那么從微觀的角度來講的話,就是分子量和分子間隙共同決定物質(zhì)的密度。
蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼是能源消耗大戶,而鍛件熱處理又是鍛件生產(chǎn)中能源消耗大戶,約占整個(gè)鍛件生產(chǎn)總能耗的30%~35%。我國每噸模鍛件的能耗約為1.0t標(biāo)煤,與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,存在很大差距,例如日本每噸模鍛件的能耗約為0.515t標(biāo)煤。蘭州40CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件能耗約占鍛件成本的8%~10%,降低能耗不僅可以降低鍛件生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,而且能源問題又是關(guān)系到一個(gè)國家能否可持續(xù)發(fā)展的重要問題,甚至是關(guān)系到人類生存的全球性重大問題。所以充分利用鍛造余熱進(jìn)行熱處理,在節(jié)能降耗、提升效率等方面有著顯而易見的優(yōu)勢(shì),既節(jié)約能源、縮短工藝流程,又保護(hù)環(huán)境。