連鑄連軋銅管擠壓模具的選材與熱處理
摘要：連鑄連軋銅管擠壓模具是連鑄連軋銅管生產線的主要消耗工具，本文從材料選擇和熱處理溫度方面，闡述了提高連鑄連軋銅管擠壓模具使用壽命的方法，并對4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)和3Cr2W8V鋼熱處理后的性能做了比較試驗。結果表明，用4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)鋼制造連鑄連軋銅管擠壓模具，并經適當的熱處理,能顯著提高模具的使用壽命。
連鑄連軋銅管是目前世界上先進的銅管生產工藝．經濟發達地區陸續引進了連鑄連軋銅管生產線，擠壓模具是該生產線的主要消耗工具。國產模具在使用時．經常在表面過早地產生疲勞裂紋或麻點剝落．甚至產生斷裂，導致模具早期報廢。本文從材料選擇和熱處理加熱溫度方面，闡述了提高連鑄連軋銅管擠壓模具使用壽命的方法。
1 擠壓模具材料的選擇
目前的模具鋼材料以4Cr5MoSiV1(H13)和3Cr2W8V鋼為主。H13鋼具有較高的韌性和耐
冷熱疲勞性能，不易產生熱疲勞裂紋，且具有較高的熱強性，是一種強韌兼備的優質價廉鋼種，一般在模具溫升低于600 ℃的工況條件下使用。3Cr2W8V熱強性高，耐熱性好，一般在600℃ 以上使用可獲得良好的使用性能。銅管行星軋機擠壓模具使用時的表面溫度可達800℃ 以上．表面經受乳液冷卻，這就要求模具具有高的熱強性和良好的抗冷熱疲勞性能。由此可見．上述兩種材質都不能完全滿足這種使用要求。經過反復試驗，選用一種熱強性高且具有良好的抗冷熱疲勞能力的新型熱模具鋼4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)．并通過優化熱處理工藝進一步提高材料的性能．達到銅管行星軋機擠壓模具的要求。
2 熱處理工藝
擠壓模具的生產路線為：冶煉一鑄錠一模具鍛造一鍛后熱處理一粗加一預備熱處理一半精
加工一最終熱處理一精加工。
2．1 鍛后熱處理
鍛后熱處理采用退火處理．退火是為了消除坯料在鍛造時產生的內應力，降低硬度．細化晶
粒，為切削加工和淬火作準備。退火加熱溫度為920-950℃ 。
2．2 預備熱處理
預備熱處理采用調質，調質是為了使模具具有綜合的力學性能．特別是心部的性能達到高的
強度和良好的韌性。采用1100～1120℃加熱淬火、700～720℃ 回火的處理工藝。
2．3 最終熱處理
最終熱處理采用高溫淬火和二次高溫回火。
(1)淬火加熱溫度
4Cr3M02MnVNbB (Y4)鋼中加人3％Cr和2％Mo．使鋼的共析成分降低．達到0．2％C-0．3％C。為了使鋼具有較高的硬度和高的高溫強度，提高了基體的含碳量，同時保留或形成細小彌散的碳化物。這就需要在加熱時提高加熱溫度。使Cr、Mo、V等的碳化物盡量多的溶解到基體中，起到強化基體和產生二次硬化的效果。因此確定加熱溫度為l130-1150℃
(2)回火溫度
高溫加熱使鋼中奧氏體溶人了大量的合金元素，經過油淬后得到馬氏體、殘余奧氏體和少量未溶解碳化物的混合組織，硬度55～57HRC�；鼗鸷笥捕劝l生變化，可看出，在570～590℃回火，可獲得二次硬化效果。為了使鋼在高溫下使用具有更好的熱穩定性和良好的韌性．選擇回火溫度為620～630℃(兩次回火)，使鋼的硬度達到48～50HRC。
3 熱處理后的性能
3．1熱穩定性比較
在700℃對4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)和3Cr2W8V的試樣測試其硬度隨時問的變化關系，結果在工作溫度達到700℃ 時，4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)隨保溫時間的延長，硬度下降緩慢且降幅較小。
3．2冷熱疲勞性能比較
采用加熱到780℃然后冷卻到250℃ 的循環加熱冷卻方式，對試樣進行冷熱疲勞實驗，循環次數3000次， 測量4Cr3Mo2MnVNbB (Y4)和3Cr2W8V的試樣表面裂紋情況，結果如表所示。
冷熱疲勞實驗結果(裂紋數)
|
鋼種 |
≤
0.05mm |
0.05～
0.10mm |
0.10～
0.15mm |
0.15～
0.20mm |
≥
0.2mm |
最長
裂紋 |
|
Y4 |
14 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0.07 |
|
3Cr2W8V |
22 |
10 |
1 |
1 |
3 |
0.31 |
4 結論
從性能檢測結果可見．4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)比3Cr2W8V鋼具有更好的室溫力學性能，更高的熱強性和良好的冷熱疲勞性能。用4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)鋼制造連鑄連軋銅管擠壓模具，并經上述的熱處理工藝處理．能夠顯著提高模具的使用壽命。
我公司專業銷售4Cr3Mo2MnVNbB(Y4)鋼，可根據客戶尺寸要求進行鍛造。
