5CrNiMo1t 鍛模熱處理工藝優化

鍛模簡介

鍛模是坯料按規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。因鍛模用設備不同，鍛模又可分為錘鍛模、螺旋壓機鍛模、曲柄壓力機鍛模、平鍛機鍛模和液壓機鍛模，錘鍛模按設備噸位又分為1t 鍛模、3t 鍛模、5t 鍛模、10t 鍛模等。

5CrNiMo 鋼是20 世紀30 年代初應用至今的傳統熱鍛模具鋼。由于碳化物形成元素含量不高，二次硬化效應弱.故熱穩定性較差，熱強性不高，通常在400℃以下工作可保持較高的強度，超過400℃時強度便急劇下降，模具溫度升到550℃時，σ

與室溫比較下降近一半。

作為對“世界怎么了，我們怎么辦”的理論解答，人類命運共同體有著其深層的思想資源。學術界主要從馬克思主義以及中華優秀傳統文化兩個方面來解讀。

研究對象

本文研究對象為5CrNiMo 材質鍛模(圖1)，典型尺寸為300mm×300mm×250mm。根據生產實際調查可知，鍛模在400℃(及以上)回火，硬度值無法達到預期值(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(650℃，120min，隨爐升溫至870℃，270min，油冷30min；400℃，420min，空冷)下的硬度參數，數據來源于對3 塊鍛模實際產品的記錄(表1)。

產品介紹

鍛模較一般的制件厚度更大，無論是加熱保溫過程的熱透，還是淬火冷卻過程中的淬透都難以達到預期的要求，在實際工業生產環境中，硬度等檢驗指標通常無法達到理論要求值。

優化思路

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

延長保溫時間

基于技術優化的理念，設置表2 幾組試驗，對相關因素進行驗證。通過各組試驗可知，各單量的變化均未直接達到預期硬度效果，但相對于原工藝方案硬度值有較為明顯的改觀(此處無法排除各試驗對象原材料成分的差異性影響)。

增加適當預冷

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

延長油冷時間

（2）工控網絡風險評估過程的主觀性是影響評估結果的一個相當重要而又是最難解決的方面，目前缺乏系統性的指南。

油冷進入對流階段后(過冷奧氏體溫度降至M

以下)，馬氏體轉變持續進行，故適當延長油冷時間有利于馬氏體轉變的進行，但應兼顧組織應力的擴大致使鍛模開裂的風險。

回火前增加250℃等溫工序

250℃等溫處于M

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

2.2 全肝CT灌注輻射劑量 結果(表3)表明：第2代組輻射劑量參數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%。

試驗分析及討論

鍛模厚度大，延長保溫時間有利于組織完全奧氏體化，為淬火效果做組織轉變準備。

完成優化的熱處理工藝方案如下：

綜上所述，4 個方案對產品最終都是有利的，在最終驗證時，可將各方案融合成最終熱處理方案，進一步評估其優化效果。同時，在工藝固化前，應結合生產實際，制定詳盡現場操作流程，將其統一納入驗證效果的結論中去。

提高鍛模一次交檢合格率，本質上是提高鍛模一次淬硬性，即盡量多地獲得淬火馬氏體?；谶@個論點，技術優化思路可以從以下幾方面著手。

效果驗證

其中方案1、方案2 對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 對減少內外應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熱能擴散的動力，能夠加快鍛模入油后的冷卻速度，使馬氏體轉變量增多；同時，較低的入油溫度能夠減少與M

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

中職教育不同于普通高校教育，前者更加注重增強學生的實踐能力。其教育的目的不僅是培養學生的學習興趣，更是切實提高學生的專業技能，并使他們形成一套具體解決職業中問題的方法。運用實踐教學法能為學生創造更多的實踐機會，讓學生主動體驗職業中遇到的各種問題，使他們在實踐中主動學習，積極探索，學習技能，加深理解，進而提高他們對課本知識的實際運用能力。

(2)回火：400℃，保溫6.5h，空冷。

在試驗驗證前擬定詳盡操作流程方案，監督現場按照規定流程進行操作，并形成有指導性的操作文件。

按以上方法完成了編號1 ～3 共3 塊鍛模的熱處理試驗，其硬度檢測結果見表3。

根據試驗結果可知，優化后鍛模熱處理總體達到預期要求。但仍然存在弊端。鍛模產品生產周期長，轉入數量多，實際生產中需要連續生產，通常為4 ～8塊一爐次，會造成以下不可控情況：現場油槽只有一個，在鍛模出爐后依次淬火，理想狀態下最后一塊鍛模將延長2.5h ～4h 淬火。而實際情況中，因淬火占用吊車影響正常生產等因素，周期更長，故后期淬火鍛模有嚴重脫碳甚至過熱傾向，對產品質量有明顯影響。

結束語

通過試驗驗證可知，熱處理工藝參數的優化及過程控制細化對1t 鍛模整體質量提升有明顯作用，但試驗數據仍然不是十分理想。我認為在1t 鍛模熱處理攻關方向仍然有很多工作可以進行，諸如驗證淬火溫度、驗證淬火介質、驗證烤尾方式等。