锻造厂锻模的延寿途径

锻造厂的锻件成本很大程度上取决于锻模寿命。在市场经济年代，为贏得用户，锻模寿命愈益显得重要，特别是锻造厂大型模具。目前，延长模具寿命主要从以下几方面着手。

(1)锻模材质的控制 锻模在工作过程中要受到很大的冲击，同时受冷热交替作用，润滑剂燃烧产生的气体腐蚀，要求锻模材料具有高的室温和高温强度，高的韧性，还要求导热性好，热膨胀系数小。因此内部冶金质量的好坏直接影响到锻模寿命。实践证明，钢中白点、残余缩孔、气泡、夹杂物、翻皮、裂纹、严重疏松等冶金缺陷是导致模具早期失效的原因之一。对于锻件模具材料，特别是大型热锻模具钢除加人恰当比例的合金元素外，采用真空精炼或电渣重熔，是获得高韧性、高寿命模具钢的重要途径。对于等温模锻用的锻件模具材料，采用真空感应熔炼或真空感应加真空自耗来减少冶金缺陷是十分必要的。

 

 

(2)修改锻模设计 锤锻模上的圆角半径不能太小，尤其是型槽深处的凹圆角半径不能过小。金属填充满小圆角需要很大压力，这是由于被流动金属推挤到凹圆角处的润滑剂燃烧产生的气体需要极大压力克服。此处往往是应力集中的危险部位，锻造厂在生产中反复急冷急热等都会使该处容易产生裂纹。

型槽壁厚和模块厚度应足够，对锻造厂大吨位锻锤上使用的锻模，型槽壁厚推荐S＞1.5h，以防变形金属在锤击下向水平方向冲击，从而使锻模产生过大的拉应力。模块厚度也不宜过小，因为锻模高度尺寸小时，应力分布很不均匀，随着模块高度增加，差别减小，一般建议H/h在2.5〜7范围内较合适为模块高度；h为型槽深度）。

 

毛边槽桥部尺寸，在保证造成足够阻力的前提下，高度尺寸不宜过小，否则多余的变形金属向毛边槽流动的阻力过大，容易胀裂桥部。

 

在模块上布排型槽时，锻造厂在生产中应注意纤维方向不能与打击方向平行。 否则，打击力作用容易将模块沿纤维方向劈裂。

(3)锻造厂热处理和表面强化 锻模可以通过强韧化热处理工艺延长寿命，目前常见的方法有下列几种。

 

①细化碳化物、清除链状碳化物的组织预处理。如4Cr3Mo3W2V钢，采用预先正火，高温双重淬火、回火处理，可将模具的断裂韧性提高40%，不仅增强抗热疲劳和热磨损能力，锻造厂还改善大截面锻模的尺寸敏感性。

 

②应用高淬、高温回火工艺，提高3Cr2W8等热锻模具材料的热强性和热稳定性。

 

③应用低温回火工艺（＜450℃)，可提高用作轧辊的热锻模具材料的硬度、强度、韧性和抗疲劳能力。

模具型槽表面通过表面处理强化。当前，表面强化工艺在冷锻模具上应用较成功，在热锻模上效果不显著。

①渗硼 电解渗硼能使表面形成针状FeB和Fe2B，厚度可达0.1mm，硬度可达到1400〜2200HV，有极高的耐磨性。对仅要求抗磨损的模具，寿命可以提高3〜10倍以上。

锻造厂锤锻模镶块电解渗硼，可使寿命延长1〜2倍。经验证明，5XHB (5CrNiW)镶块电解渗硼的最佳规范是：渗硼温度为920〜950℃，电流密度为0.25〜0.3A/cm2，渗硼时间为3.5h。但由于渗硼层脆性大，膨胀系数大，不适于基体硬度低（＜54HRC)和急冷急热的热锻模具。当渗硼层有必要氧化防护时，将渗硼层加热到1200℃并短时间（1min)保温，结果是连续的硼化物层转变成共晶型的组织，可提高渗硼层脆性强度。

 

②碳化物涂层 锻造厂可应用扩渗与喷渗工艺，可获得1800〜3500HV的极高硬度和耐磨性，同时又具有高的抗黏结能力。

③渗铝 型槽表面渗铝，锻造厂可提高锻模材料抗形成烧蚀裂纹的能力。渗铝是在40%的铝粉、49%的高岭土以及2%的氯化铵的混合物中进行。渗铝温度为900℃，时间为20h，渗铝层厚度近0.3mm。渗铝后，模具应进行淬火和回火。

 

④镀铬 模具表层扩散镀铬，可形成薄的保护性氧化膜，以提高模具抗氧化性及硬度。镀铬是在60%Cr、35%A1203、5%NH4CI混合物中进行，温度为980〜1050℃，保温时间为5〜6h， 镀铬层厚度为0.01〜0.03mm。镀铬层的显微硬度大于1800HV, 使用时，镀铬层的性能能保持到950〜1000℃，有较高的耐磨性和抗形成烧蚀裂纹的能力。

 

⑤渗硫 锻造厂有时为减轻变形金属在模具上的黏附，对模具表层渗硫，提高耐磨性。渗硫是一种化学反应，表面富聚0.05〜0.1 mm厚度的硫。低温渗硫过程在200〜220℃下进行，高温渗硫在560℃进行。

 

⑥氮化（气体或液体氮化） 氮化一般在500〜600℃下进行。 当氮原子被金属表层所吸收时，它便向深处扩散，结果形成了含各种氮化相的氮化层。这种氮化层只要不含铁的氮化相（FqN，FeaN) 时，氮化层硬度是很高的。例如，在35XMIOA (35CrMoAlA)钢氮化时，氮化层硬度达1100〜1200HV，锻造厂从而提高模具寿命；40XCM«D (40CrSiMoV)钢锤锻模氮化后，模具寿命延长了1倍。