H13熱作模具鋼鍛造工藝研究

王志峰+遲慶楠+李晶晶+劉鐵奇

摘 要：介紹了H13熱作模具鋼的鍛造生產工藝，通過控制加熱、鍛造和鍛后熱處理等工藝參數，生產出合格的鍛件毛坯。

關鍵詞：H13；鍛造；熱處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.043

1 引言

H13熱作模具鋼是美國鋼號，相當于我國的4Cr5MoSiV1鋼，屬于中合金超高強度鋼，是高溫綜合性能較好的熱作模具鋼[1]，其化學成分如表1所示[2]。H13鋼之所以被廣泛應用，是因為它具有以下性能：①具有較高的淬透性和高的韌性；②優良的抗熱裂能力，在工作場合可予以水冷；③具有中等的耐磨損能力，可采用滲碳或滲氮工藝來提高其表面硬度；④在較高溫度下具有抗軟化能力；⑤熱處理變形小；⑥良好的切削加工性能[3-5]。

我公司對H13模具鋼工藝研究較少，借助某廠與我公司訂貨的契機，對H13模具鋼進行系統研究，開發出經濟實用的制造工藝。

2 技術要求

酸洗低倍組織不能有肉眼可見縮孔、夾雜、分層、氣泡和白點，中心疏松不大于2.0級。非金屬夾雜物按GB10561-1989中ASTM標準評級圖，用A法檢驗，A類、B類均不大于1.5級。鋼坯以球化退火狀態交貨，硬度HB≤235，球化組織按GB/T1299-2000第一級評定不大于3.0級。

3 鍛造生產

本次鍛件毛坯截面尺寸φ310×2500mm，采用鋼錠重量為8.5T（需方提供）。

3.1 理論準備

H13鋼是較特殊的高強度鋼，在鍛造過程中變形抗力大且易產生裂紋，因此在制訂鍛造工藝時，必須考慮可能產生的各種缺陷，根據不同的情況采取相應的措施進行預防和補救：①嚴格控制始鍛溫度和終鍛溫度。②鍛造時，壓下量要小，送進量要大。③及時清除坯料表面的氧化皮和毛刺。④選用較大噸位的設備進行鍛造，這樣可增加鍛件內部的致密度，提高生產效率。

3.2 鍛造

鋼錠用臺車式加熱爐，鋼錠在臺車上平面擺放，按特定加熱曲線進行加熱處理。加熱完成后進行鍛造，鍛造主體設備為32MN油壓機、100T·m操作機和80T天車，鍛造比要求>3，考慮到鍛造及降溫情況，將工藝定為七火成形，鍛造前將鐓粗設備和上下砧子預熱到200℃以上，變形過程如下：

一火：壓鉗口，拔長至300×（≈800）×（≈3350）mm，每道次雙面壓下量為瞬時坯料高度的30%。砧寬比W/H=0.7～1，回爐1230℃保溫2h。

二火：預拔長至400×600×（≈3300）mm，倒角，用剁刀在長度上等分剁成四塊，達圖2所示，回爐1230℃保溫5h

三火：沿Z方向鐓粗50%，H=400，沿Y方向拔長至600（X）×800（Y）×400（Z），倒角，回爐1230℃保溫5h

四火：沿Y方向鐓粗50%，H=400，沿X方向拔長至800（X）×400（Y）×600（Z），倒角，回爐1230℃保溫5h

五火：沿X方向鐓粗50%，H=400，沿Z方向拔長至400（X）×600（Y）×800（Z），倒角，回爐1230℃保溫5h

六火：沿Z方向鐓粗50%，H=400，沿Z方向拔長至φ310×2500mm，水空交替冷卻，執行球化退火

3.3 鍛后熱處理

鍛造完成后將鍛件至于通風位置，水空交替冷卻至400℃，裝爐，執行球化退火工藝（見圖1）。

3.4 鍛后性能檢測

熱處理完成后檢測鍛件機械性能及各項技術指標，結果表明，送檢兩組試樣硬度均在HB120-HB150，酸洗低倍組織無肉眼可見夾雜、縮孔、氣泡和白點，中心疏松0.5級。夾雜物很低，評級為：A類0.5級；B類0.5級。晶粒度為7級和8級，球化組織3級，網狀組織2級。超聲波探傷達到YB/T036.10-1992 Ⅰ級。

4 結論

（1）鍛件各項技術指標檢測結果完全符合技術要求。

（2）試制過程中，確定的鍛前加熱曲線、鍛造工藝、球化退火工藝參數能夠保證H13模具鋼的技術要求，可進行批量生產。

參考文獻：

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