[發(fā)明專利]一種熱作模具鋼鍛件的制造工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710203441.5
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107686878B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 滕文青;王志剛;逯小強;白富榮;梁占斌
• 申請（專利權）人: 山西同航特鋼有限公司
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/02;C22C38/04;B21J1/06;B21J5/00
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明涉及一種熱作模具鋼鍛件的制造工藝，其步驟包括鍛造、高溫正火、高溫回火、超細化固溶處理、球化處理、取樣檢查。通過這些工序及相關的熱處理，使得此種熱作模具鋼鍛件內(nèi)的化學成分趨于一致，并且對組織遺傳進行了有效的切斷，以達到細化晶粒并均勻化組織的目的。經(jīng)球化處理后，獲得了以細顆粒狀碳化物均勻地分布在鐵素體基體上的球狀珠光體。為最終熱處理提供了優(yōu)良的組織結(jié)構(gòu)。

技術領域

本發(fā)明涉及鋼材鍛件的制造工藝，具體而言，涉及一種熱作模具鋼鍛件的制造工藝。

背景技術

本發(fā)明所述的熱作模具鋼具有良好的熱強性、紅硬性、較高的韌性、抗熱疲勞性和抗熱裂的能力，是一種強韌兼?zhèn)涞目绽溆不蜔嶙髂＞咪摗Ｄ壳埃撲撘殉蔀閲鴥?nèi)乃至世界上應用非常廣泛的一種熱作模具鋼。由于本發(fā)明所述的熱作模具鋼中合金元素含量達到8％左右，使共析點左移。又由于碳及合金元素的嚴重偏析，使得該鋼在凝固過程中，出現(xiàn)了不平衡的亞穩(wěn)定的塊狀共晶碳化物和沿晶界呈鏈狀分布的二次碳化物。目前國內(nèi)市場上提供的一些本發(fā)明所述的熱作模具鋼鍛材，雖然經(jīng)過預備熱處理交貨，但材料中存在較為嚴重的帶狀組織，甚至在材料的心部還存在粗大的共晶碳化物和沿晶界呈呈鏈狀分布的二次碳化物(見圖1)。帶狀組織的存在，使得材料具有明顯的各向異性，即等向性差；塊狀的共晶碳化物和沿晶界呈鏈狀分布的二次碳化物的存在，則嚴重影響模具的沖擊韌性，降低疲勞性能，容易引發(fā)疲勞裂紋，也就嚴重影響模具的使用壽命，據(jù)報道，使用國內(nèi)的本發(fā)明所述的熱作模具鋼制造的鋁合金壓鑄模，使用壽命最高達到6萬次，而用瑞典牌號為ASSAB8407的同類鋼制造的同種模，其使用壽命可穩(wěn)定達到20萬次以上。

目前，國內(nèi)外通行的制造本發(fā)明所述的熱作模具鋼鍛件的主要工藝流程：電弧爐冶煉+鋼包爐精煉+真空脫氣—電渣重熔—鋼錠退火—鍛造—鍛后退火—粗車后探傷—預備熱處理—切片檢驗—交貨—由鍛件使用單位做最終熱處理+精加工制成模具。采用上述生產(chǎn)過程，其目的是使鍛材潔凈、成分均勻、晶粒細小、結(jié)構(gòu)致密。其中，為消除鍛件先前加工過程所造成的某些缺陷，為冷加工和最終熱處理做好組織結(jié)構(gòu)上的準備而對鍛件進行預備熱處理。為達到此目的，正確設計和精心操作預備熱處理工藝至關重要。

目前國內(nèi)市場上提供的本發(fā)明所述的熱作模具鋼，雖然是經(jīng)過預備熱處理后交貨，但組織中還存在一些嚴重損害模具壽命的缺陷。有的出現(xiàn)貧碳、貧合金元素的帶和富碳、富合金元素的帶交替分布而形成帶狀組織，使得鍛材具有明顯的各向異性，即等向性差；有的鍛件的心部還存在粗大塊狀的共晶碳化物、二次碳化物聚集在晶界或成鏈狀分布(見圖1)。此兩種形態(tài)碳化物的存在，嚴重影響模塊的沖擊韌性，降低疲勞性能，容易引發(fā)疲勞裂紋。另一方面，鍛造工序的粗大過熱組織被遺傳到了經(jīng)過預備熱處理后的組織中，包括晶粒遺傳和晶界遺傳(見圖2)。前者表現(xiàn)在，經(jīng)過預備熱處理后的球化組織中，雖然碳化物已基本被球化成細小顆粒狀或小球狀，但這些顆粒狀的碳化物在一個較大區(qū)域內(nèi)的分布呈現(xiàn)馬氏體方位，而在這個較大區(qū)域的邊界上，還局部分布著鏈狀碳化物，這個鏈狀碳化物就是原始粗晶粒界的局部被遺傳下來的結(jié)果。這些組織遺傳，還會在最終熱處理的淬火加熱奧氏體化過程中再次發(fā)生晶粒遺傳，使得淬火馬氏體粗大，嚴重影響模塊的強韌性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，消除上述鍛件中的缺陷組織，本發(fā)明從熱加工和固體相變兩個方面出發(fā)，提出全新的針對本發(fā)明所述的熱作模具鋼鍛件的預備熱處理工藝以及包含該預備熱處理工藝的鍛件制造工藝，有別于常規(guī)的鍛后預備熱處理工藝。其一，實現(xiàn)鍛件內(nèi)的化學成分趨于一致，以使得鍛件內(nèi)的組織達到均勻；其二，切斷組織遺傳，達到細化晶粒的目的，最終獲得一種以細小顆粒的碳化物均勻分布在鐵素體基體上的球狀珠光體組織。

本發(fā)明所述的熱作模具鋼包括《北美壓鑄協(xié)會(NADCA)工具鋼工藝規(guī)范》中的NADCA等級A和B以及中國GB/T1299-2000中的4Cr₅MoSiV₁鋼。