求助高速钢M2的热处理-

suining

最近厂里老是遇到这样的淬火硬度不够的问题,都只有63的样子或者偏低.
拉刀
直径80mm*120mm
材料M2
技术要求 HRC63-66
预热880     40min(先在620保温一段时间在升到880保温)
加热1220   16min
分级610     5min
等温280    30 min
回火555     1.5h   5 次
请教各位高手是哪里出现了问题啊?

liuph17

把1220提高到1240，注意你炉内的真实温度是不是1220
没必要回火5次，浪费电

suining

1240会不会过热\过烧吧,次数少了,金相不合格啊!

yan2000531

你的拉刀直径够大,工艺是你定的吗?盐浴炉定时脱氧,分级时间应该和保温时间相等,回火第一次不妨温度定高点,论坛资料区有上海刀具厂的<<刀具热处理>>有空研究一下对你有益

老兵

楼主:你的工艺我看了一下,1220度加热应该是可以的,但是加热时间是否太长了,我以前一般用10min就足够了，是否是因为拉刀的加热时间长其表面脱碳等造成硬度偏低呢．另，分级温度６１０度也可以，但要注意实际使用的温度不要太高,否则硬度肯定要降低的.说的可能不正确仅供参考!

陆丰

形状简单，取消分级和等温，直接入油。

suining

工艺是以前的老工艺,做出来的结果是氧化脱碳有点严重.在问一下,分级的时间长了有没有少描影响?

老兵

楼主:通常高速钢产品的分级时间和其高温炉中的加热时间要相等,只要分级温度不高,时间稍长点或稍短点一般问题不大,但若没有特殊情况,为什么不按工艺的要求进行操作呢!说的可能不正确仅供参考.

老兵

楼主: 参照大伙的意见重新干吧,一定能成功的!

[ 本帖最后由 老兵 于 2007-9-13 18:06 编辑 ]

suining

以前的老工艺对现在的材料有点麻烦,经常出现硬度不够的问题,最近一直在摸索最佳的方案,目前在怀疑分级的时间过长,现在把时间缩短了,看效果怎么样,后天就知道结果了!

jzj84

分级温度降到550，最后63以上很轻松的

yjjp

看一下淬火硬度和晶粒度如何，因为高速钢合适的淬火温度范围较窄，而且每一批次都有微小的差别，因此每次热处理都需要及时调整。
你现在遇到的问题淬火温度偏低的可能性大。

suining

现在高速钢的产品 提倡的分级温度,一般不超过550,加强搅拌,回火建议不超过560,根据目标硬度确定加热温度,以晶粒度做参考.以上是据说目前世界上高速钢产品质量派第三位的河冶科技的相关专家做出的建议,还有一点很重要的是高速钢产品的分级炉尺寸最好在加热炉子的3~4倍,以提供足够的热交换空间.加强搅拌是德国方面专家对国内鼎鼎大名的汉江工具厂拉刀质量不稳定提出的建议,而汉江工具厂为这两个字付出的代价是500000元人名币.

suining

忘记说的是高速钢产品应该尽量避免高淬高回的生产方式,目前国际上比较流行的是直接淬火,个人估计采用的是专业的淬火油!

only0535

大型模具标准件形变热处理后的组织和性能

张海1

姚凤臣2

（1．秦皇岛燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;2．烟台百特合金材料制造有限公司,山东烟台264000）
摘要：测定了经形变热处理成形后的模具标准件的化学成份、金相组织、扫描电镜照片、碳化物的相组成、残余奥氏体含量及常温力学性能，试验结果表明：采用W6Mo5Cr4V2钢制造的模具标准件，经形变热处理成形后，再经580℃加热、二次回火处理，使用性能优于国外同类产品。
关键词：模具标准件   形变热处理   力学性能

Microstructure and Properties in Heavy Die Standard Piece after Deformation Heat Treatment

Zhang Hai

(Mechanical Engineering School, YanShan University, Qinhuangdao)

Yao Fengchen

(Yantai Special Steel Forging Plant)

Abstract: The chemical composition, metallographic microstructure, SEM photos,composition and construction of carbonide, residue austenite content and mechanical properties at room temperaturte of die standard pieces by deformation heat treatment were measured, the experimental results show that die standard pieces for W6Mo5Cr4V2 steel to make could get better mechanical properties than oversea’s like product by deformation heat treatment and 580℃ second tempering.
Key words: die standard pieces; deformation heat treatment; mechanical properties

1．
前言
推杆是大型模具卸料装置中的重要的模具标准件，用于将制件或废料从凹模型腔中推（顶）出的装置，当冲裁结束，上模随滑块一起上升时，装在模柄孔内的推杆下落，通过打料板、打料销，推下推杆器，将制件从凹模中推出。因此，通常制定推杆的材料不仅要求有高的硬度和强度、足够的韧性;对于热成形模，还要求制造推杆的材料具有高的红硬性。对于推杆的传统加工工艺一般是用盐浴真空热处理，先按成品规格生产短的母材，经矫直，再用无心磨加工而成。对于直径小于5mm的母材在盐浴炉中加热后用搓板搓直时，会出现很多“S”弯，因此，回火后无法矫直，导致60%以上的产品报废，生产成本极高，使得一些企业不得不花高价及大量外汇从国外进口。本文参照国内外的同类产品，采用W6Mo5Cr4V2高速钢作为制造推杆的原材料，由于高速钢含有大量的合金元素和较高的碳含量，淬透性高，再结晶困难，淬火后强度和硬度高，如果再经高温形变热处理的方法加工成形，不仅可以大大地缩短生产周期，降低生产成本，而且在强度提高的同时，可大幅度地提高塑性，冲击韧性则成倍增长，尤其是具有高的抗脆断能力，可显著提高推杆的使用寿命【1】。本文通过对经高温形变热处理成形的成品推杆进行解剖试验，用化学分析的方法测定了其化学成份；用物理分析的方法检验了其高、低倍扫描电镜照片；用能谱分析及x射线衍射分析的方法测定了钢中炭化物相的组成，并用x射线应力分析仪测量了钢中的残余奥氏体含量；由力学性能试验测定了抗弯强度、挠度和冲击韧性和硬度，并与国外同类产品进行了对比。试验结果表明：采用形变热处理的方法生产的模具标准件－推杆，力学性能优于国外同类产品。

2．
试验过程及试验结果
2.1 大型模具标准件推杆的加工成形过程
    将直径φ3.3mm~φ5.5mm的高速钢（W6Mo5Cr4V2）钢丝盘在箱式炉中加热到1180℃、保温12分钟后，边加热边拉伸、边矫直→出炉喷油淬火→经580℃加热、保温20分钟回火→出炉风冷→再经580℃加热、保温20分钟回火→切断为φ1.8~5.3 1850 mm的半成品推杆[2].[3],产品直线度≤0.05mm/100mm、硬度为HRc61.5，此半成品推杆卖给用户，根据需要切断成40~50mm、150mm、250mm、300mm等各种规格,再经无心磨磨到规定直径，即为成品推杆。将成品推杆解剖后测定其化学成份;低倍及高倍显微组织;淬、回火后的残余奥氏体含量;相组成分析; 力学性能测定。并与国外同类产品进行了比较。

only0535

2.2 试验用推杆的化学成份
试验用推杆的化学成份如表1所示

表1 试验用推杆的化学成份(质量分数、ω%)

Table 1
chemical composition of push rod

C Mn P S Si Cr V W Mo

国标 0.82~ 0.15~ ≤ ≤ 0.20~ 3.80~ 1.75~ 5.5~ 4.50~ 0.9 0.40 0.030  0.030   0.45 4.40 2.20 6.25 5.5

试验用推杆 0.84 0.32 0.018 0.009 0.31 4.02 1.91 6.12 5.11

2.3
试验用推杆的低倍及高倍金相组织检验
试验用推杆在放大800倍时的扫描电镜照片如图1a)所示；在放大2000倍时的扫描电镜照片如图1b)所示。                              

only0535

2.4 相组成分析
由图1可知试验用推杆的显微组织为回火马氏体、残余奥氏体和炭化物，为了确定炭化物的成份，使用H800扫描电镜对炭化物相作了能谱分析，并用D/max-2500/PCX射线衍射仪对显微组织中的炭化物相作了相组成分析。测量结果如图2和图3所示
2.5 测定残余奥氏体含量
使用爱斯特x射线应力分析仪测定了试验用推杆显微组织中的残余奥氏体含量，三次测量结果的平均值为9.85%。
2.6 试验用推杆的力学性能测定
    将试验用推杆和国外同类产品分别加工成相同规格的标准试样，在相同条件下，作弯曲试验、冲击试验和硬度试验，试验结果如表2所示。

表2 推杆的力学性能

Table 2
to constrast mechanical properties of push rod

材料     试样号  抗弯强度（MPa）  挠度（mm）  冲击韧性（ak/J.cm-2）  硬度HRc

试验推杆 1 4200 8.52 50.9 61.5 2 4300 10.62 71.3 61 3 4220 11.65 77.4 61.5

国外产品 1 4230 8.42 46.8 60.5 2 4150 9.90 61.1 61 3 4250 10.03 53.0 60

3 试验结果的分析与讨论
3.1 试验用推杆的化学成分和显微组织分析

试验用推杆为钼系高速钢的典型钢种M2制造，由表1可知，其化学成分中的大部分元素均处于国标规定的成分范围的中限[4].[5]，但W、Mo的含量接近国标规定的成份范围的上限。由图1可知试验用推杆经形变热处理成形、再经580℃加热二次回火处理后的显微组织为：回火马氏体、残余奥氏体和颗粒状的复合碳化物，与一般淬、回火处理相比，组织中的残余奥氏体数量较多，碳化物分布较细小且均匀。由图2的能谱分析可知，显微组织中的碳化物成分主要有C.W.Mo.Cr和V，由图3X射线衍射分析可知，这些碳化物主要为：Fe6Mo7C2.Fe4W2C.Fe3Mo3C和W.MO.Cr.和V等的复合碳化物。

3.2 试验用推杆的力学性能分析
由表2的试验结果可知，试验用推杆的力学性能（硬度、抗弯强度、挠度和冲击韧性）优于国外同类产品，主要原因之一是试验用推杆的化学成分中W、Mo、V的含量均接近国标规定的成分范围的上限。，在淬火加热时，W、Mo、V的炭化物部分溶入奥氏体中，淬火后转入马氏体中，在580℃回火时，W、Mo、V的炭化物弥散析出,造成二次硬化,且V的弥散硬化作用大于W和Mo；在淬火加热时，部分未溶的W、Mo、V炭化物则起阻止奥氏体晶粒长大的作用，使推杆油冷后获得隐晶马氏体、残余奥氏体和分布均匀的炭化物[4].[6]；造成试验用推杆比国外同类产品强韧性高的另一个主要原因在于形变热处理，试验用推杆经1180℃加热保温后，拉伸并矫直变形，然后立即喷油淬火，最后经580℃加热二次回火。参考文献[2].[5]可知，加热到1180℃正处于奥氏体稳定区内进行塑性变形并淬、回火处理，一般强度可提高10～30％，但对于韧性的提高非常显著，形变热处理造成强韧化的主要原因虽然是多方面的，但其中主要原因有：1、细化马氏体晶粒和亚结构。2、使碳化物弥散析出，试验用推杆显微组织中碳化物较一般淬、回火组织分布较均匀且细小。3、使晶体缺陷的密度增加。4、改变残余奥氏体的数量和分布。试验用推杆显微组织中残余奥氏体的数量较一般淬、回火组织多，可能是由于奥氏体在淬火过程中受到较大塑性变形或者受到压应力造成的。
4. 结论
(1)
用W6Mo5Cr4V2高速钢作为模具标准件的原材料，经形变热处理的方法拉伸成形后，再经580℃加热二次回火处理后的显微组织为回火马氏体，残余奥氏体和分布均匀、细小的颗粒状复合炭化物。
(2)
用形变热处理的方法(采用边加热保温、边拉伸、边矫直、边淬火及回火的连续作业成形方法)拉伸成形的推杆类模具标准件，使热处理强化和形变强化有机结合，不仅可以提高推杆的力学性能，而且可以极大地提高生产效率，缩短模具的制作周期，有望实现模具标准件的零库存，可显著降低模具制造成本。
(3)
经形变热处理的方法拉伸成形的推杆类模具标准件，使用性能（硬度、抗弯强度、挠度和冲击韧性等）优于国外同类产品。

参考文献
[1] 李松瑞，周善初编写.金属热处理[M].南京：中南大学出版社，2003：387～411
[2] 安运铮.热处理工艺学[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998：307～316
[3] 汪大年.金属塑性成形原理[M]. 北京: 机械工业出版社, 1986:32-38
[4] 徐炳鑫主编.模具材料及热热处理[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004
[5] 《钢铁热处理》编写组.钢铁热处理-原理及应用[M]. 北京: 上海科学技术出版社, 1979
[6]
雷廷权，姚忠凯编.钢的形变热处理[M]. 北京: 机械工业出版社，1979:20~120

[ 本帖最后由 stigershu 于 2009-1-11 11:00 编辑 ]