两种典型钢锤锻模具的热处理工艺

5CrNiMo、5CrMnMo及5CrMnMoSiV具有淬透性、回火稳定性较好，常用于制作中小型的锤锻模。但为弥补5CrMnMo、5CrNiMo及5CrMnMoSiV在较大截面和较高温度时热稳定性、热疲劳性及淬透性不够的缺陷，大型锤锻模具常使用45Cr2NiMoVSi、B2等大截面热锻模具钢。

与5CrNiMo、5CrNiMo及5CrMnMoSiV相比，45Cr2NiMoVSi和B2中既含有较高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲线上的高温转变区上移，低温转变区显著右移，提高了钢的淬透性。

截面尺寸在500mm×500mm以下的模具经970～990℃淬火，650～680℃回火后，硬度可达36～44HRC。而且45Cr2NiMoVSi和B2具有二次硬化能力，其高温强度较5CrNiMo钢高50%，热稳定性高出100～150℃，冲击韧性则相当。另外，钢的热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展的能力也强于5CrNiMo。这两种钢用于12000t以下机械压力机模具及16t锤以下模锻模具，模具的使用寿命是5CrNiMo钢制造的同种模具寿命的数倍。

下面就给大家详细介绍45Cr2NiMoVSi和B2两种模具钢的热处理工艺。

模具装炉要求

（1）锤锻模具装炉时，两模块之间、模块与炉壁之间的间隔不小于50mm。装炉长度不大于炉子有效长度的3/4，不允许两块模块上下堆放，同炉各模块尺寸应尽量相近。若同炉模块尺寸大小有差异，可将模块尺寸大的放在炉子的内侧，尺寸小的靠近炉门摆放。

（2）锤锻模具装炉时，要了解模具加工情况，必要时应采用真空炉热处理或者装箱保护加热，模具型腔等处有足够加工余量时可直接加热。

热处理检验

保证热处理的有效性，是保证锤锻模质量的关键，必须进行外观、硬度检验，并根据检验结果，及时修订热处理工艺参数，保证后期热处理质量。

（1）外观检验：检验经热处理后锤锻模具是否有变形，防止变形过大造成后续加工问题。使用着色探伤，检验锤锻模具是否出现裂纹。

（2）硬度检验：使用风动工具，在模具承击面、桥部、型槽以及燕尾平面打磨平面，打磨深度以见模具原材料火花为止，使用布氏硬度计，检验模具硬度是否合格。

淬火处理要求

（1）升温和预热要求：为保证模块温度均匀，应注意缓慢加热升温，并应分别在600～650℃、850～900℃温度下预热均温。具体预热保温时间见表1

表1 锤锻模具的保温和油冷时间（45Cr2NiMoVSi）

（2）保温要求：45Cr2NiMoVSi在960～980℃保温，保温时间根据工件有效厚度而定，具体保温时间见表1。B2钢工艺参数见表2。注意，大型模具淬火温度应采用上限，小型模具用下限。

表2 锤锻模具的保温和油冷时间(B2钢)

（3）预冷要求：锤锻模具保温结束后，为减小变形，出炉后应在空气中预冷，大模块空冷约7～10min，小模块约5～7min，然后油冷。

（4）油冷要求：冷却油温在20～70℃。淬火油的最高使用温度应低于其闪点60～80℃。为保证锻模冷却均匀，应选择适当的冷却运动方向，运动时间据模块大小而定（一般30～40min)，然后静止冷却，45Cr2NiMoVSi冷却时间参考表1，B2钢参数见表2。锤锻模具出油温度150～200℃，此时锤锻模具提出油面只冒青烟而不着火，如将水滴滴至模具表面有缓慢的爆裂声，淬火（淬油)后金相组织为板条马氏体+粒状碳化物+少量残留奥氏体。

锤锻模具回火处理要求

为避免淬火应力过大产生裂纹，锤锻模具出油后立即装炉回火。应尽量避免降温回火，必须采用降温回火时，炉温必须降至300℃以下。回火装炉顺序应尽量和淬火时的一致。为了消除残余应力，必须进行两次回火。

（1）升温和预热。回火温度超过500℃，必须在250～300℃预热，预热保温时间见表3

表3 锻模在电炉中的回火保温和冷却(B2钢、45Cr2NiMoVSi)

（2）保温。回火温度根据硬度要求而定，具体数值见表4。第一次回火规程具体见表3。

表4 回火温度

（3）冷却。保温结束后出炉空冷。

燕尾部分回火要求

燕尾部分硬度要求3.6～3.8dB。为保证燕尾部分的硬度合格，应使用专用加热炉重新加热燕尾，回火温度定为720～740℃，保温4～5小时，保温结束后在炉中放至500℃以下吊出空冷。回火时注意，翻新次数多厚度薄的模块要热炉回火，以免时间长，使承击面和型槽硬度降低。在第一次回火之后进行。

锤锻模具第二次回火要求

第二次回火应在第一次回火、燕尾回火冷到室温后才能进行，第二次回火的温度一般比第一次的低10～20℃，保温时间可比第一次回火缩短20%～25%，保温结束后出炉空冷。其他工艺规程参照表3。

返淬要求

淬火后若硬度不合格，允许对锤锻模具进行返淬。返淬前退火及其随后的淬火均应装箱保护，以防承击面和模具型槽进一步氧化脱碳。装箱以干生铁屑和6%～8%木炭为保护剂。退火工艺为模块随炉升温至600～650℃预热保温2～3小时，然后随炉升温至800～820℃保温，保温结束后冷却。退火保温时间和冷却方式见表5。返淬温度可比正常淬火温度低20℃，保温时间要适当延长2～3小时。

表5 退火保温时间及冷却

锤锻模具翻新的热处理要求

锤锻模具失效后，在一定范围内允许进行下落翻新，在模具下落后，应进行模具硬度检查，检测部位包括承击面、模具型槽及燕尾面，检验是否符合设计要求。⑴如果硬度检测合格，可以不进行淬火处理，但是模具加工成品后，应进行去应力回火。具体工艺为：根据模块大小在380～400℃预热2～3小时、在600～620℃保温5～10小时后空冷，注意，预热温度要比原来回火温度低30～50℃。⑵若硬度检测不合格，需要重新热处理。热处理方法和返淬处理方法相同。