汽車擺臂熱鍛造模具的鍛造和熱處理工藝

劉紅燕

摘 要：4Cr5MoVSi熱鍛造模具經(jīng)過鍛造和熱處理后，能在540℃條件下保持較長時間的抗軟化能力，并在室溫下具有良好的綜合性能。經(jīng)過生產(chǎn)實踐，該熱處理工藝切實可行，降低了生產(chǎn)成本，提高了模具使用壽命。

關(guān)鍵詞：汽車擺臂；熱鍛造；熱處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.014

當(dāng)前，汽車擺臂熱鍛造模具用鋼大多采用5CrMnMo，5CrNiMo和3Cr2W8V；由于這些材料的自身缺陷以及熱處理工藝不當(dāng)，再加上擺臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鍛造模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因?qū)е聼徨懺炷＞叩氖褂脡勖^低，通常只能鍛打3000-5000件，造成模具材料消耗大，且生產(chǎn)效率低，模具分?jǐn)偝杀靖撸瑸榱颂岣吣＞叩氖褂脡勖覀冞x用了4Cr5MoVSi材料作為汽車擺臂熱鍛造模具的材料并對該模具材料的熱處理工藝進(jìn)行研究探索，使用該種材料和熱處理工藝制造的汽車擺臂熱鍛造模具，較大提高了模具的使用壽命、降低了模具的分?jǐn)偝杀荆岣吡松a(chǎn)效率，并取得了成功應(yīng)用和推廣。現(xiàn)將4Cr5MoVSi材料的熱鍛造工藝和熱處理工藝介紹如下，以供同行參考。

1 4Cr5MoVSi熱鍛造模具的鍛造工藝

將4Cr5MoVSi熱鍛造模具材料放到預(yù)熱室中預(yù)熱，預(yù)熱時間為0.8～1小時，邊預(yù)熱邊通過輸送鏈向加熱室推進(jìn)，輸送過程中將材料不斷滾動，讓材料均勻預(yù)熱，預(yù)熱溫度為580～600℃，4Cr5MoVSi到達(dá)加熱室內(nèi)加熱至1180℃并在此溫度下保溫1.5～2h后取出鍛打，鍛打時要反復(fù)鐓拔，十字交叉鐓拔次數(shù)不小于3次，終鍛溫度應(yīng)控制在850℃以上，鍛打后的鍛件裝入預(yù)熱室內(nèi)緩冷，也可放入熟石灰或草木灰中緩冷至室溫。

2 模具的熱處理工藝

（1）退火處理：為改善組織，提高綜合性能，方便加工，模具鍛打好之后要進(jìn)行退火處理，以消除鍛造應(yīng)力，退火工藝曲線如圖1。

（2）淬火處理：4Cr5MoVSi熱鍛造材料模具在淬火前須采用二次預(yù)熱升溫。第一次預(yù)熱在箱式爐中進(jìn)行，加熱溫度為500～550℃，第二次用中溫鹽浴爐進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為850～860℃，淬火加熱在高溫鹽浴爐中進(jìn)行，淬火加熱溫度為1030±10℃，預(yù)熱時加熱保溫系數(shù)為1min/mm，淬火加熱保溫系數(shù)為0.6～0.7min/mm，淬火工藝見圖2。

淬火后模具硬度會達(dá)到HRC56以上，淬火時模具在油中冷至180～220℃時，立即裝入井式回火爐中（RJ36-6）進(jìn)行回火，回火溫度為560±10℃，保溫2小時，為充分消除鍛造應(yīng)力和熱應(yīng)力，第一次回火用油冷至室溫后，再進(jìn)行第二次回火 ，回火后的硬度為HRC58～60，其工藝曲線圖見圖3。

3 模具熱處理后的性能

4Cr5MoVSi材料熱鍛造模具經(jīng)過以上熱處理后，能在540℃條件下保持較長時間的抗軟化能力，并在室溫下具有良好的綜合性能，如韌性、塑性和抗拉強(qiáng)度在1720-2070MPa之間；此外，由于材料具有二次硬化特性，4Cr5MoVSi材料熱鍛造模具是在高溫下進(jìn)行回火處理，因此可完全消除殘余的硬化應(yīng)力，有利于它在高強(qiáng)度水平下保持較高的韌性，方便模具加工，并且該模具材料還具有良好的可焊性，較好的熱傳導(dǎo)性和抗氧化、抗腐蝕能力。

4 模具使用效果和維護(hù)注意事項

如果將模具在使用前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，模具在工作時可以適應(yīng)急冷、急熱的工作條件，如果用乳化石墨潤滑劑冷卻模腔效果更佳，模腔溫度控制在480℃以下，與5CrMnMo或5CrNiMo材料的同類模具相比其使用壽命可提高3倍以上。

模具在每鍛打1000件之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行保養(yǎng)，即將模具拆下進(jìn)行清洗并加油潤滑，對模腔內(nèi)的粘結(jié)物進(jìn)行清理，對磨損部位進(jìn)行補(bǔ)焊、打磨拋光處理。

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湖南省教育廳科學(xué)研究項目“熱鍛造模具壽命的影響因素及提升措施研究”成果（課題編號：16C0257）