【正文】 淬火，最后經(jīng) 480℃ 12h回火。經(jīng)過這種處理，使燕尾獲得回火粒狀貝氏體組織，具有很高的疲勞裂紋擴展抗力，基本上消除了燕尾開裂失效。 （ 3）表面強化處理的應用 錘鍛模熱處理后的模面硬度一般在 36～ 42HRC之間，因而有些模具常發(fā)生磨損失效。為了提高模具的硬度和耐磨性并同時保持其強韌性，可對之進行表面強化處理。經(jīng)常采用的方法有模腔表面感應加熱補充淬火工藝、滲硼復合等溫淬火工藝、碳氮硼三元共滲淬火回火工藝、滲氮工藝等。 3． 2． 1． 4 錘鍛模制造新工藝及其用材 1．陶瓷型精鑄錘鍛模 這是用精密鑄造工藝生產(chǎn)的錘鍛模。鑄型材料采用有特殊要求的耐火材料、粘結劑、催化劑等，經(jīng)過特殊的造型工藝制成陶瓷鑄型。用這種鑄型澆出的模塊，具有較高的尺寸精度和表面質量。用這種方法制造錘鍛模，生產(chǎn)周期短，節(jié)約金屬材料，大幅度降低成本，而且便于重復生產(chǎn)同一種模具。只要保證鑄造和熱處理質量，鑄造模具的使用壽命一般與鍛造模具相當。 大型鑄造模塊一般采用含鎳模具鋼，如 5CrNiMo、5CrNiW、 35CrNi3MoV等鋼種；小型鑄造模塊可選用不含鎳的鑄造模具鋼，如 5CrMnMo、 5CrMnMoV、45CrWMoVTi等鋼種。 我國還試制出稀土球墨鑄鐵鍛模，并取得了良好的效益。 2．雙金屬電渣熔鑄錘鍛模 目前絕大多數(shù)錘鍛模塊采用大型鍛壓設備生產(chǎn)，制造工藝復雜，成本較高。采用電渣熔鑄工藝生產(chǎn)雙金屬模塊能克服上述缺點。實施這種新工藝的基本設備是單相電渣爐和模塊金屬結晶器，結晶器根據(jù)模塊尺寸用銅板焊接制成，通水冷卻。開始熔鑄時，先用石墨電極起弧造渣，待渣料熔化并達到一定溫度時，迅速將石墨電極換成由 35CrMnSiA鋼制成的電極進行重熔。待結晶器中的重熔金屬達到規(guī)定高度時，再換成 4Cr2NiMoV鋼電極熔鑄模面部分。當達到最后要求的高度時，經(jīng)減小電流補縮后停電冷卻。熔鑄成形的模塊毛坯經(jīng)退火后即可進行模具加工。由于燕尾部分的材料是強韌性高的 35CrMnSi鋼，在以后的熱處理中可減少專門的燕尾回火工藝。 用雙金屬電渣熔鑄模塊制造汽車連桿錘鍛模，經(jīng) 900℃ 淬火， 580℃ 回火 2次，其使用壽命比 5CrNiMo鋼鍛造制成的模具提高 32%～ 65%。 3． 2． 2 機鍛模、熱擠壓模材料及熱處理 3． 2． 2． 1 對機鍛模、熱擠壓模材料的性能要求 與錘鍛模相比，機鍛模和熱擠模的靜載荷很大而沖擊載荷較小，在加工同種材料毛坯時工作溫度較高，受坯料流動摩擦更為劇烈。因而，它們對所用材料的熱強性、耐磨性、熱疲勞抗力等提出更高的要求。如對工作溫度為650℃ 的中小機鍛模，當其失效形式主要是熱磨損和壓塌時，要求模具材料在該溫度下的屈服強度不小于 500MPa，且經(jīng) 660℃ 3h回火后硬度不小于 35HRC。當模具的主要失效形式為斷裂時，還要求材料的高溫沖擊韌度 ak≥30J／cm2。熱擠壓模的工作溫度更高，因而要求更高溫度下的硬度和屈服強度，具體指標根據(jù)被擠壓材料及擠壓工作條件而定。 3． 2． 2． 2 機鍛模、熱擠壓模材料 根據(jù)中小機鍛模和熱擠壓模的失效特點，首先要求模具材料的熱強性，能滿足這一要求的鋼材主要是中碳中合金高熱強模具鋼。當模具的工作條件更為苛刻，或者因生產(chǎn)批量大而要求模具壽命高時，可采用耐熱合金或硬質合金。 1．含鎢較多的鋼 這類鋼含有較多的鎢或以鉬替代部分鎢，可簡稱為鎢系鋼。具有代表性的傳統(tǒng)鋼種是 3Cr2W8V鋼。 3Cr2W8V鋼用于制造熱成形模具已有 70多年的歷史，至今仍作為一種高熱強模具鋼而廣泛使用。它具有較高的抗回火軟化能力和明顯的二次硬化效應，于 550℃ 回火時出現(xiàn)二次硬化高峰，峰值硬度隨淬火溫度的升高而增高。它經(jīng) l100℃ 淬火、 600℃ 回火后，硬度可達到 48～51HRC，且在 600℃ 時；硬度仍可保持 40HRC，屈服強度仍高達 950MPa?？梢?， 3Cr2W8V鋼具有較高的高溫強度和耐磨性，這是它長期以來得到廣泛應用的重要原因。 3Cr2W8V鋼含鎢較多，已屬于過共析鋼，且碳化物不均勻性和網(wǎng)狀偏析傾向較大，韌性稍差，尤其經(jīng) 650℃ 回火后，鋼的沖擊韌度 ak和斷裂韌性 KIC均處于低谷值。鋼的抗氧化能力和抗熱疲勞能力較差，這使得模具容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋并由此產(chǎn)生早期斷裂失效。因而它一般用于制造在高溫下長時受熱、不受急冷急熱、動負荷較小的熱作模具。 為了克服 3Cr2W8V鋼的缺點，并能適應擠壓熱強度更高的坯料（如耐熱鋼、不銹鋼等），又研制了新的含鎢熱模鋼，如 4Cr3Mo3W4VNb（代號 GR）等鋼。這種鋼的回火抗力、高溫強度、熱疲勞抗力和耐磨性均優(yōu)于 3Cr2W8V鋼，并保持一定的韌性。用它們代替 3Cr2W8V鋼制造熱擠壓模和壓力機模具，不易產(chǎn)生熱疲勞失效，可顯著提高模具的使用壽命。 2．含鉻較多的鋼 這類鋼中含鉻量 ω（ Cr）均在 5%左右，可簡稱鉻系鋼。其主要鋼種有 4Cr5MoSiV（代號 H11）、 4Cr5W2VSi（代號H12）、 4Cr5Mo2MnVSi（代號 Y10）等鋼。 和鎢系鋼相比，鉻系鋼有較高的沖擊韌度、斷裂韌度、抗氧化性和熱疲勞抗力。它的淬透性和淬硬性均高，屬于空冷硬化鋼。但回火抗力和高溫強度（在 600℃ 以上回火時）較低，工作溫度不宜超過 550℃ 。為了防止模具工作溫度過高而軟化，在模具工作的間歇，應加強對它的冷卻。 由于鉻系鋼的綜合力學性能好，耐熱疲勞性高，國外已廣泛用來制造承受急冷急熱的機鍛模和熱擠壓模。在具體選材時，應注意各鋼種之間性能的細小差別。 3．鉻鉬鋼和基體鋼 用于制造熱作模具的鉻鉬鋼主要有 2Cr3Mo3VNb（代號 HM3）、 4Cr3Mo2MnVNb（代號 Y4）等鋼，基體鋼有 6Cr4Mo3Ni2WV（代號 CG2）、5Cr4W5Mo2V（代號 RM）、 5Cr4W2Mo2VSi等鋼。 鉻鉬熱作模具鋼中含鉻量和含鉬量之和 ω（ Cr）+ω（ Mo）為 5%左右，另加少量的鎳、錳、釩、鈮等元素。這類鋼的回火抗力及熱穩(wěn)定性高于鉻系鋼，而與鎢系鋼相近，有的甚至超過 3Cr2W8V鋼。各鋼種的性能特點分述如下。 HM3鋼的碳含量較低，具有優(yōu)異的高溫強韌性和熱疲勞抗力，各種工藝性能優(yōu)良。它除了用于制造壓力機鍛造模具和平鍛機模具外，還可用于制造錘鍛模鑲塊及小型錘鍛模，其工作壽命明顯高于使用 5CrNiMo、4Cr5W2VSi、 3Cr2W8V等鋼制造的這些模具。 HM3鋼模具的淬火溫度為 1080℃ ，回火溫度可根據(jù)模具的硬度要求在 560～ 630℃ 范圍內(nèi)選擇。淬火冷卻介質一般用油，但用油淬火時，模具內(nèi)層組織往往出現(xiàn)貝氏體。近來采用鹽水冷卻被證明可獲得單一的板條馬氏體，有利于進一步提高其沖擊韌度、斷裂韌度和熱疲勞抗力。 Y4鋼可用來代替 3Cr2W8V鋼制造中小型壓力機模具、熱擠壓模具，并能提高使用壽命。 基體鋼 CG2是前面提到過的冷、熱模具兼用鋼；在熱處理硬度相近的條件下，它們的強韌性高于 3Cr2W8V鋼，熱強性高于鉻系鋼而與鎢系鋼相近。用它們制作壓力機熱壓沖頭及凹模，其壽命均高于 3Cr2W8V鋼。 RM