鍛砧種類繁多，比如自由鍛造壓機(jī)的平砧、V形砧、摔子，精鍛機(jī)的錘頭等，它們都是鍛壓設(shè)備的重要組成部分。鍛砧材料應(yīng)具備以下性能：⑴具有良好的導(dǎo)熱性、較好的耐熱疲勞性能，防止鍛砧產(chǎn)生熱裂紋，使其在冷熱交變的工作條件下仍具有較高的壽命。⑵淬透性能好，使鍛砧具有均勻的組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。⑶在高溫下具有較高的強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性，以便能承受較大的變形抗力和具有良好的耐磨性。⑷具有良好的回火穩(wěn)定性，使鍛砧在工作時(shí)不致因受熱而產(chǎn)生硬度下降現(xiàn)象。在鍛造過程中，鍛砧一直與熾熱的鍛件接觸，工作條件十分惡劣。鍛砧的損壞基本有四種形式：熱疲勞裂紋、機(jī)械疲勞裂紋、磨損和塑性變形。前兩種形式將會(huì)導(dǎo)致鍛砧破裂，降低鍛砧的使用壽命；后兩種會(huì)造成鍛砧尺寸變化，嚴(yán)重影響鍛件的表面質(zhì)量和尺寸精度，導(dǎo)致鍛出不合格的鍛件。為了更好的解決以上問題，廣大技術(shù)人員采取了許多積極措施。如在鍛砧內(nèi)部加工孔道通水，來降低鍛砧砧體與表層溫差，減少熱疲勞裂紋的產(chǎn)生，也可以盡量避免鍛砧產(chǎn)生局部回火軟化而被壓塌；在鍛造低塑性材料和形狀復(fù)雜的鍛件時(shí)，選用合理的潤滑劑，減小坯料與鍛砧摩擦，降低鍛砧磨損，提高鍛件質(zhì)量，同時(shí)對(duì)鍛砧起冷卻的作用；使用高壓水或壓縮空氣噴除坯料表面的氧化皮。本文主要介紹如下三種方法，通過改變鍛砧表層材料，來提高鍛砧的使用壽命，供大家設(shè)計(jì)參考。
鑲塊法
中國重型院為某廠設(shè)計(jì)的20MN 鍛造壓機(jī)的鍛砧采用了鑲塊式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便。鍛砧結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在砧塊的中部加工有T 形槽，在槽中嵌入一長為700mm、厚為150mm 的鑲塊，砧塊與鑲塊之間采用過盈配合，過盈量為0.3 ～0.4mm。安裝時(shí)，將砧塊加熱后裝入鑲塊，冷縮后鑲塊便緊固于砧塊之上，最后將鑲塊與砧塊之間打入兩個(gè)圓柱銷加以定位。砧塊材料為5CrMnMo。5CrMnMo 模具鋼屬于低耐熱高韌性鋼，通常在400℃以下環(huán)境中工作。鑲塊材料為高溫合金GH4037。GH4037是奧氏體型時(shí)效強(qiáng)化的鎳基合金，具有高的熱強(qiáng)性、良好的綜合性能和組織穩(wěn)定性，廣泛用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪工作葉片，可在800 ～850℃之間長期工作。相較于整塊式材料為5CrMnMo或5CrNiMo的鍛砧，高溫合金鑲塊砧連續(xù)使用時(shí)間大幅提高，大大降低了換砧停工損失；長時(shí)間工作后，鑲塊砧砧面仍可保持平滑，對(duì)改善鍛件表面質(zhì)量，提高鍛件尺寸精度有顯著效果；合金工具鋼鍛砧壓凹后，刨削修理十分困難，使用鑲塊砧可以節(jié)省大量鍛砧修復(fù)費(fèi)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。GH4037 具有良好的可鍛性。鑄錠鍛造時(shí)，始鍛溫度為1160℃，終鍛溫度不低于1000℃，開鍛時(shí)打擊應(yīng)輕和快，壓下量控制在10%～15%，待鑄造組織破碎后可逐漸增大變形量至35%～40%。GH4037合金的切削加工性差，可以使用硬質(zhì)合金或立方氮化硼（CBN）刀具進(jìn)行加工。
表面堆焊法
表面堆焊是材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。它是用電焊或氣焊等方法把填充金屬熔覆在金屬工件表面，堆焊層與工件基材達(dá)到冶金結(jié)合，以滿足工藝要求的性能和尺寸的方法。在各種表面技術(shù)中，堆焊的表面層最厚而且致密；堆焊層與工件基材剝落傾向小；其受工件大小、形狀的限制小；能堆焊的合金種類很多，有鐵基、鎳基、鈷基、碳化鎢基和銅基等。基于以上的優(yōu)點(diǎn)，表面堆焊特別適合嚴(yán)重磨損工況下工件表面的強(qiáng)化或修復(fù)。圖2 所示為帶表面堆焊錘頭的鍛機(jī)。徑向鍛造是一種新型的多錘頭鍛造工藝，在國防、汽車制造及冶金等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。其特點(diǎn)是鍛打速度快、鍛造尺寸精度高、表面粗糙度小、生產(chǎn)率和成材率高，尤其適合鍛造高合金鋼及難變形、難熔材料的軸類件，用芯棒還可鍛空心軸，如槍管、炮管、石油地質(zhì)鉆桿等。我國先后從奧地利GFM公司引進(jìn)多臺(tái)精鍛機(jī)，錘頭是該設(shè)備的重要部件。由于錘頭與高溫鍛件高頻率接觸，其表面工作層的溫度最高可達(dá)800 ～900℃，工作環(huán)境十分惡劣。錘頭工作面采用焊條堆焊而成，使其在高溫下具有較高的持久強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度以及良好的抗氧化性能和耐磨性能等。
錘頭結(jié)構(gòu)如圖3 所示，其堆焊層分為中間過渡層和表面工作層。
