1、保定5CrNiMo模具鋼利用Ca、稀土等微量元素對夾雜物的變質(zhì)作用,改變鋼中的夾雜物的結(jié)構(gòu)形貌和物性,使鋼中夾雜物球化、細(xì)化,從而提高鋼材的力學(xué)性能。2、保定5CrNiMo模具鋼對鋼錠進(jìn)行高溫擴(kuò)散熱處理,可以改善鋼錠的成分不均勻性,從而提高鋼材的橫向性能。3、保定5CrNiMo模具鋼在熱加工方面,對鋼錠進(jìn)行反復(fù)的鐓拔和多向軋制,增大變形量,可降低鋼中的碳化物偏析的級別,也有利于改善鋼材的各向異性。4、保定5CrNiMo模具鋼鋼的純凈度對 模具鋼材的等向性能有很大的影響,采用二次精煉技術(shù)(包括真空精煉、ESR和鋼包噴粉等),可以提高鋼材的純凈度,尤其降低鋼中的有害雜質(zhì)的含量,對提高性能十分有益。
保定5CrNiMo模具鋼某微型車曲軸鍛件材料為40CrH(GB/T5216-2004),該鍛件熱處理技術(shù)要求,鍛件經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后,金相組織在1~4級之間,硬度為241~285HBW。普通調(diào)質(zhì)工藝為鍛件成形后空冷至室溫,然后加熱至850℃,保溫一定時間后在濃度為10%的PAG淬火劑中淬火,然后進(jìn)行回火,在連續(xù)式調(diào)質(zhì)線進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。保定5CrNiMo模具鋼鍛造余熱淬火工藝為鍛件成形后在淬火油中淬火,淬火后的鍛件在連續(xù)式回火爐中集中進(jìn)行回火。經(jīng)檢驗,采用鍛造余熱淬火工藝生產(chǎn),各種性能指標(biāo)滿足客戶要求。采用余熱淬火工藝生產(chǎn),省去了普通調(diào)質(zhì)的淬火加熱工序,可節(jié)約淬火加熱用電259kWh/t,同時簡化了工藝,縮短了生產(chǎn)周期。
保定5CrNiMo模具鋼根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求,合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉,可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐;或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時,應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時間,以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻;鍛、軋后的鋼材,尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼,在600℃以上時應(yīng)快速冷卻,以免加重帶狀組織;截面較大的鍛件,應(yīng)采取措施消除內(nèi)應(yīng)力和白點。保定5CrNiMo模具鋼調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)盡可能淬火成馬氏體組織,然后回火成索氏體組織;滲碳鋼在滲碳過程中,滲層濃度梯度不宜過大,以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能,再經(jīng)最后精加工才能進(jìn)行氮化。
保定5CrNiMo模具鋼大型鍛件的傳統(tǒng)制造方式是采用大型鋼錠開坯、自由鍛造成形。但隨著重大裝備的不斷發(fā)展,對大型鍛件的要求越來越高,不僅規(guī)格和截面越來越大,而且內(nèi)在質(zhì)量也不斷提高,傳統(tǒng)的制造方式已經(jīng)難以滿足要求。為了適應(yīng)高端裝備的需求,實現(xiàn)大型鍛件形質(zhì)兼?zhèn)涞哪繕?biāo),急需對制造方式進(jìn)行變革。為此,以傳統(tǒng)鋼錠制造技術(shù)提升和新型增材制坯技術(shù)開發(fā)為代表的均質(zhì)化制坯、一體化制造及模鍛化成形等制造方式應(yīng)運而生。保定5CrNiMo模具鋼大型鍛件是電力、冶金、石化、造船、礦山、航空航天、軍工等裝備(圖1)的基礎(chǔ)部件,其經(jīng)濟(jì)帶動性強(qiáng),涵蓋面廣,是裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上不可缺少的重要一環(huán)。大型鍛件傳統(tǒng)的制造方式是自由鍛造成形,“肥頭大耳”和“傻大黑粗”曾經(jīng)是大型鍛件的代名詞。
鍛造生產(chǎn)中,除了必須保證鍛件所要求的形狀和尺寸外,還必須滿足零件在使用過程中所提出的性能要求,采用合理的鍛造工藝和工藝參數(shù),可以通過下列幾方面來改善原材料的組織和性能:(1)保定5CrNiMo模具鋼打碎柱狀晶,改善宏觀偏析,把鑄態(tài)組織變?yōu)殄憫B(tài)組織,并在合適的溫度和應(yīng)力條件下,焊合內(nèi)部空隙,提高材料的致密度;(2) 保定5CrNiMo模具鋼鑄錠經(jīng)過鍛造形成纖維組織,進(jìn)一步通過軋制、擠壓、模鍛,使鍛件得到合理的纖維方向分布;(3) 控制晶粒的大小和均勻度;(4) 改善第二相(例如萊氏體剛中的合金碳化物)的分布;(5) 使組織得到形變強(qiáng)化或形變-相變強(qiáng)化等。