工藝1:GCr15鋼冷沖模的股役條件,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,采用鹽爐進(jìn)行高溫固溶處理和循環(huán)加熱淬火雙細(xì)化熱處理工藝,在不降低強(qiáng)度和耐磨性情況下,提高了強(qiáng)韌性。具體工藝如下:
(1)高溫固溶處理 1040~1050℃×30~45min鹽浴加熱后,在640~650℃的中性鹽浴中,冷卻20min后出爐空冷。
(2)循環(huán)加熱淬火 820℃×5min淬熱油,空冷,再820℃×5min淬熱油,空冷,循環(huán)4次。
(3)回火 150~160℃×2h,回火后空冷。
經(jīng)上述雙細(xì)化工藝處理后,金相組織以板條馬氏體為主,加少量的殘留奧氏體和碳化物,硬度為62~63HRC。
GCr15鋼沒(méi)有組織遺傳現(xiàn)象,用碳化物細(xì)化預(yù)備熱處理和四次循環(huán)加熱淬火工藝,碳化物和奧氏體進(jìn)行雙細(xì)化處理,可使碳化物尺寸細(xì)化到0.3μm,奧氏體晶粒度14級(jí),且淬火后得到的板條馬氏體及形態(tài)、分布良好的殘留奧氏體,并能改善常規(guī)淬火的“黑白區(qū)”。因而,在硬度、強(qiáng)度基本保持不變的情況下,斷裂韌度提高了2~3倍。
經(jīng)雙細(xì)化工藝處理后,碳化物尺寸顯著減小且分布均勻,明顯改善了它對(duì)韌性的有害影響。同時(shí),碳化物細(xì)小還能促使奧氏體細(xì)化及其成分的均勻度;細(xì)小均勻分布的碳化物,還有彌散強(qiáng)化的作用。
循環(huán)加熱淬火,一般循環(huán)加熱3~4次,可使奧氏體超細(xì)化,可達(dá)14級(jí)超細(xì)晶粒度。晶粒愈多,鋼材的韌性也愈好;細(xì)化晶?赏瑫r(shí)改善強(qiáng)度和韌性。
雙細(xì)化處理的GCr15鋼冷沖模使用壽命從原常規(guī)處理工藝的2000件提高到14000件。
工藝2:GCr15鋼制軸承滾子冷沖模多次回火工藝。
GCr15鋼軸承滾子冷沖模按常規(guī)處理,壽命較短,有的只沖幾次、幾十次就報(bào)廢。經(jīng)研究分析,刃口處有微小裂紋,它是由于回火不充分,應(yīng)力未消除引起的;而脫皮現(xiàn)象是因?yàn)槟ハ骷庸](méi)有進(jìn)行第二次回火所致。改進(jìn)后的熱處理工藝為:
1)775~785℃×6h球化退火,爐冷至350℃出爐空冷,硬度≤255HBW。
2)830~840℃×50min淬水,水冷至180℃左右出水空冷。
3)190~210℃×3h+170~190℃×3h硝鹽回火。
按上述工藝處理后,模具硬度為58~60HRC,壽命使用壽命穩(wěn)定在6000件左右,比常規(guī)熱處理提高數(shù)倍。
工藝3:GCr15鋼冷沖模堿液淬火
GCr15鋼冷沖模原采用840℃~860℃加熱淬油,150~160℃回火。硬度為58~60HRC,使用壽命很低,失效主要形式為開(kāi)裂。
改進(jìn)后的工藝為:600℃×1min/mm鹽浴預(yù)熱;840~860℃×30s/mm鹽浴加熱;160~190℃×2~3 min堿浴分級(jí)淬火;150~160℃×2h+300~350℃×1h回火。硬度為55~57HRC,沖模使用壽命提高10倍。
工藝4:GCr15鋼制冷沖模形變熱處理
GCr15鋼冷沖模,原采用等溫球化退火,常規(guī)熱處理淬火、回火工藝,沖模常因崩裂、裂紋、變形而失效。
在毛坯最后一火終鍛后,鍛坯溫度大約為900~950℃,不要緩冷,而是油冷至500~600℃,隨后進(jìn)行750℃×3.5h高溫回火。淬火回火工藝:840~850℃加熱,模具內(nèi)孔噴水冷卻至200℃,轉(zhuǎn)入油冷;200℃×3h回火+160℃×6h回火,模具使用壽命由原來(lái)950~1321件上升到2600~2900件,提高了1~2倍。
工藝5:GCr15鋼冷沖模激光淬火
GCr15鋼沖孔采用500W CO2激光器淬火,功率密度為0.3×104W/cm2,離焦量為3mm,掃描速度為50mm/s。激光淬火前,工件經(jīng)磷酸鹽磷化處理。常規(guī)處理模具壽命為800~1000件,經(jīng)激光淬火后平均使用壽命提高到11200~16000件。硬化層深度為0.268mm,表面硬度為927HV。
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