鍛造廠鍛模的延壽途徑

鍛造廠的鍛件成本很大程度上取決于鍛模壽命。在市場經濟年代，為贏得用戶，鍛模壽命愈益顯得重要，特別是鍛造廠大型模具。目前，延長模具壽命主要從以下幾方面著手。

(1)鍛模材質的控制 鍛模在工作過程中要受到很大的沖擊，同時受冷熱交替作用，潤滑劑燃燒產生的氣體腐蝕，要求鍛模材料具有高的室溫和高溫強度，高的韌性，還要求導熱性好，熱膨脹系數小。因此內部冶金質量的好壞直接影響到鍛模壽命。實踐證明，鋼中白點、殘余縮孔、氣泡、夾雜物、翻皮、裂紋、嚴重疏松等冶金缺陷是導致模具早期失效的原因之一。對于鍛件模具材料，特別是大型熱鍛模具鋼除加人恰當比例的合金元素外，采用真空精煉或電渣重熔，是獲得高韌性、高壽命模具鋼的重要途徑。對于等溫模鍛用的鍛件模具材料，采用真空感應熔煉或真空感應加真空自耗來減少冶金缺陷是十分必要的。

 

 

(2)修改鍛模設計 錘鍛模上的圓角半徑不能太小，尤其是型槽深處的凹圓角半徑不能過小。金屬填充滿小圓角需要很大壓力，這是由于被流動金屬推擠到凹圓角處的潤滑劑燃燒產生的氣體需要極大壓力克服。此處往往是應力集中的危險部位，鍛造廠在生產中反復急冷急熱等都會使該處容易產生裂紋。

型槽壁厚和模塊厚度應足夠，對鍛造廠大噸位鍛錘上使用的鍛模，型槽壁厚推薦S＞1.5h，以防變形金屬在錘擊下向水平方向沖擊，從而使鍛模產生過大的拉應力。模塊厚度也不宜過小，因為鍛模高度尺寸小時，應力分布很不均勻，隨著模塊高度增加，差別減小，一般建議H/h在2.5?7范圍內較合適為模塊高度；h為型槽深度）。

 

毛邊槽橋部尺寸，在保證造成足夠阻力的前提下，高度尺寸不宜過小，否則多余的變形金屬向毛邊槽流動的阻力過大，容易脹裂橋部。

 

在模塊上布排型槽時，鍛造廠在生產中應注意纖維方向不能與打擊方向平行。 否則，打擊力作用容易將模塊沿纖維方向劈裂。

(3)鍛造廠熱處理和表面強化 鍛模可以通過強韌化熱處理工藝延長壽命，目前常見的方法有下列幾種。

 

①細化碳化物、清除鏈狀碳化物的組織預處理。如4Cr3Mo3W2V鋼，采用預先正火，高溫雙重淬火、回火處理，可將模具的斷裂韌性提高40%，不僅增強抗熱疲勞和熱磨損能力，鍛造廠還改善大截面鍛模的尺寸敏感性。

 

②應用高淬、高溫回火工藝，提高3Cr2W8等熱鍛模具材料的熱強性和熱穩定性。

 

③應用低溫回火工藝（＜450℃)，可提高用作軋輥的熱鍛模具材料的硬度、強度、韌性和抗疲勞能力。

模具型槽表面通過表面處理強化。當前，表面強化工藝在冷鍛模具上應用較成功，在熱鍛模上效果不顯著。

①滲硼 電解滲硼能使表面形成針狀FeB和Fe2B，厚度可達0.1mm，硬度可達到1400?2200HV，有極高的耐磨性。對僅要求抗磨損的模具，壽命可以提高3?10倍以上。

鍛造廠錘鍛模鑲塊電解滲硼，可使壽命延長1?2倍。經驗證明，5XHB (5CrNiW)鑲塊電解滲硼的最佳規范是：滲硼溫度為920?950℃，電流密度為0.25?0.3A/cm2，滲硼時間為3.5h。但由于滲硼層脆性大，膨脹系數大，不適于基體硬度低（＜54HRC)和急冷急熱的熱鍛模具。當滲硼層有必要氧化防護時，將滲硼層加熱到1200℃并短時間（1min)保溫，結果是連續的硼化物層轉變成共晶型的組織，可提高滲硼層脆性強度。

 

②碳化物涂層 鍛造廠可應用擴滲與噴滲工藝，可獲得1800?3500HV的極高硬度和耐磨性，同時又具有高的抗黏結能力。

③滲鋁 型槽表面滲鋁，鍛造廠可提高鍛模材料抗形成燒蝕裂紋的能力。滲鋁是在40%的鋁粉、49%的高嶺土以及2%的氯化銨的混合物中進行。滲鋁溫度為900℃，時間為20h，滲鋁層厚度近0.3mm。滲鋁后，模具應進行淬火和回火。

 

④鍍鉻 模具表層擴散鍍鉻，可形成薄的保護性氧化膜，以提高模具抗氧化性及硬度。鍍鉻是在60%Cr、35%A1203、5%NH4CI混合物中進行，溫度為980?1050℃，保溫時間為5?6h， 鍍鉻層厚度為0.01?0.03mm。鍍鉻層的顯微硬度大于1800HV, 使用時，鍍鉻層的性能能保持到950?1000℃，有較高的耐磨性和抗形成燒蝕裂紋的能力。

 

⑤滲硫 鍛造廠有時為減輕變形金屬在模具上的黏附，對模具表層滲硫，提高耐磨性。滲硫是一種化學反應，表面富聚0.05?0.1 mm厚度的硫。低溫滲硫過程在200?220℃下進行，高溫滲硫在560℃進行。

 

⑥氮化（氣體或液體氮化） 氮化一般在500?600℃下進行。 當氮原子被金屬表層所吸收時，它便向深處擴散，結果形成了含各種氮化相的氮化層。這種氮化層只要不含鐵的氮化相（FqN，FeaN) 時，氮化層硬度是很高的。例如，在35XMIOA (35CrMoAlA)鋼氮化時，氮化層硬度達1100?1200HV，鍛造廠從而提高模具壽命；40XCM?D (40CrSiMoV)鋼錘鍛模氮化后，模具壽命延長了1倍。