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热锻模钢需要注意哪些

发布时间:   2025-09-10

热锻模钢在使用过程中需重点关注材料选择、热处理工艺、锻造与加工规范以及使用维护四大方面,具体注意事项如下:

一、材料选择:匹配工况是关键

根据温度与载荷选钢种

高温高压场景(如汽车轮毂锻造):优先选用含镍、钼的合金钢(如5CrNiMo),其高温强度、抗热疲劳性和韧性优异,能承受1000-1200℃的高频冲击。

中小型锻件生产:工具钢(如T10A)因硬度高、成本低,适用于低压环境;铝合金模具虽导热性好,但强度不足,仅限低压、低温工况。

特殊需求:高Cr、Si含量钢种(如H13)可形成致密氧化膜,抵抗铝、镁等有色金属的熔蚀和化学侵蚀。

避免材料缺陷

严格检测钢锭的偏析、夹杂物等缺陷,防止锻造时裂纹扩展。例如,Cr12型冷作模具钢加热温度过高易导致晶粒粗大,需精确控制加热参数。

二、热处理工艺:决定模具寿命的核心

退火处理

目的:消除锻造应力、细化晶粒、均匀组织。

规范:以5CrMnMo钢为例,缓慢加热至750-780℃,保温2-4小时,随炉冷却至650-680℃再保温4-6小时,最终空冷至500℃以下。此工艺可降低硬度至HB197-241,改善切削加工性。

淬火与回火

淬火:

温度控制:5CrNiMo钢淬火温度为840-860℃,5CrMnMo钢为830-850℃。温度过高导致晶粒粗大,过低则淬透性不足。

冷却方式:采用预冷+油淬,预冷至750-780℃后淬入40-70℃油中,待温度降至200℃左右(冒青烟不着火)立即回火,防止开裂。

回火:

温度与次数:520-580℃保温2-4小时,空冷,回火2-3次以消除应力。例如,5CrNiMo钢回火后硬度为HRC40-45,兼具强度与韧性。

尾部处理:模具尾部需专用电炉或盐浴炉回火,温度650-700℃,油冷至100℃后空冷,硬度降至30-35HRC,防止使用中开裂。

三、锻造与加工规范:细节决定成败

锻造工艺

温度控制:始锻温度1050-1100℃,终锻温度800-850℃,锻后缓冷(坑冷或砂冷)至150-200℃再空冷,防止白点产生。

变形方式:大断面模块采用镦粗+拔长结合,增加锻造比(一般≥4),确保内部组织致密。例如,Cr12型钢每次变形量不宜过大,避免裂纹。

加工与表面处理

电火花/线切割:加工后需磨削去除硬化层(晶粒粗大、应力集中),并进行充分回火。

抛丸处理:消除型腔表面应力集中、尖角和划痕,形成压应力层,提高表面硬度。

表面涂层:氮化或PVD涂层可提升耐磨性和抗粘模性,延长模具寿命。

四、使用与维护:延长寿命的持续保障

预热与冷却

预热:使用前预热至200-300℃,减少热应力冲击。

冷却:锻件取出后,用压缩空气代替水或油冷却,避免剧烈温差导致裂纹。

定期检修

裂纹检测:每500-1000次锻造后检查型腔,发现网状或放射状裂纹立即修复或更换。

尺寸修正:对磨损部位进行堆焊耐磨合金或局部淬火回火,恢复精度。

存储环境

模具存放于干燥、无腐蚀性气体的环境中,避免氧化脱碳。例如,在箱式炉加热时,模具之间保留150-200mm距离,确保均匀加热。