最終熱處理應(yīng)根據(jù)模具和被鍛零件的形狀、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及模具所要求的硬度、韌性等,選擇下述常規(guī)淬火、等溫淬火和高溫淬火三種熱處理工藝方法,再采用相同的回火工藝,獲得不同的強(qiáng)塑性配合,以提高模具的使用壽命。
(1)常規(guī)淬火工藝淬火與回火:
1)小型鍛模:由于小型模鍛件冷卻比較快,強(qiáng)度較高,故鍛模需具有較高的耐磨性,硬度應(yīng)在40~44HRC范圍內(nèi)。
2)中型鍛模:中型鍛模加工較大的鍛件,允許有較低的硬度36~41HRC。
3)大型鍛模:大型鍛模由于鍛模尺寸很大,淬火時的應(yīng)力和變形比較大,需要有較高的韌性,硬度以在35~38HRC范圍內(nèi)為宜。
錘鍛模用鋼的淬火溫度和回火溫度見表1、表2。
表1 錘鍛模用鋼的淬火溫度
表2 錘鍛模用鋼的回火溫度
為減少內(nèi)應(yīng)力與變形,鍛模自爐內(nèi)取出后,在空氣中預(yù)冷至800℃,然后油淬,淬火冷至200℃左右,并及時回火?;鼗鹂杀A糨^多的殘留奧氏體,避免淬火開裂,但由于熱鍛模蓄熱能量很大,當(dāng)表面溫度冷到200℃左右出油時,心部溫度仍很高,這樣心部大量的殘留奧氏體在回火時會轉(zhuǎn)變成珠光體或粗大的上貝氏體組織。上貝氏體組織是在鐵素體片層間分布有斷續(xù)分布的碳化物組織,裂紋擴(kuò)展阻力小,這種組織難以最大限度地發(fā)揮材料強(qiáng)韌性的潛力,模具使用壽命較低,使用過程中常出現(xiàn)早期斷裂。
(2)等溫淬火工藝熱鍛模經(jīng)鍛造、退火、粗加工和精加工后,再進(jìn)行等溫淬火和回火,使基體組織獲得針狀馬氏體和下貝氏體復(fù)相組織,可充分發(fā)揮下貝氏體的優(yōu)勢。下貝氏體組織是在過飽和鐵素體中分布著彌散細(xì)小的碳化物,裂紋擴(kuò)展阻力較大和板條狀(位錯型)馬氏體相近似,在塑性良好的情況下具有較高強(qiáng)度,這樣在硬度基本相同的情況下,沖擊韌度會顯著提高,而模具的耐磨性不足,但可采用工作型腔磨損強(qiáng)烈的部分進(jìn)行輪廓感應(yīng)淬火方法,以提高模具的使用壽命。
(3)高溫淬火工藝通過對上述常規(guī)熱處理工藝進(jìn)行調(diào)整,在其他工藝參數(shù)不變的條件下,將淬火溫度提高至900℃,可使模具使用壽命提高2.5倍。提高淬火溫度后雖然使奧氏體晶粒顯著粗大化,但斷裂韌度卻提高了70%~125%,這主要是因為過熱淬火改善了模具的斷裂韌度。