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热锻模在高温下通过冲击加压、强制金属成形。模具在工作过程中经受巨大的负荷，同时经受压应力、拉应力和附加弯曲应力，被锻金属在模具型腔内流动并产生强烈的摩擦力，型腔表面金属与高温金属接触，被加热至300～400℃，局部高达500～600℃。此外由于经常受到反复的加热和冷却，极易产生热疲劳裂纹。为提高模具使用寿命，热锻模在工作温度下除具有较高的抗热烧蚀性(包括高的热疲劳抗力、抗氧化性和热强性)和抗热冲刷能力，以及高的淬透性、良好的导热性的同时，必须保持高的强度及良好的冲击韧性。 目前，国内使用的锻模大多采用5CrMnMo、5CrNiMo。我公司一般采用5CrMnMo材料来制作模具。该材料在工作温度下保持高的强度及良好的冲击韧性，良好的抗热烧蚀性(包括高的热疲劳抗力、抗氧化性和热强性)，抗热冲刷能力，以及较高的淬透性、良好的导热性。5CrMnMo材料的化学成分见附表。![]()
1.1 毛坯的预宽热处理
一般毛坯锻造后晶粒较粗大，组织不均匀，内应力较高，机加工困难。为消除毛坯锻造后的内应力、降低硬度以及改善化学成分的偏析和组织的不均匀性，我们通常采用完全退火进行预先热处理。完全退火工艺参数为：850～870℃ ，保温5～6h，炉冷至500℃ 以下出炉。经过预先热处理的毛坯锻件，硬度较低，在195～250HBW之间，为后续机加工做好了准备。
1.2 热锻模的最终热处理
模具经预先退火处理后，为使模具达到最终的力学性能，防止模具开裂，需先将模具在一定的温度下预热，然后再加热到淬火温度，保持一定时间，放入油中冷却，淬火冷却至200℃左右及时回火，共进行四次回火。具体预热、淬火、回火工艺参数见图1。
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回火的目的在于保留较多的残余奥氏体，同时避免淬火开裂，但由于热锻模蓄热能量很大，当表面温度冷到200℃左右出油时，心部温度仍很高，这样心部大量的残余奥氏体在回火时会转变成珠光体或粗大的上贝氏体组织。上贝氏体组织是在铁素体片层间分布有断续碳化物的组织，这种组织难以最大限度地发挥材料强韧性的潜力，而且裂纹扩展阻力小，在使用过程中常出现早期断裂，从而降低模具的使用寿命。
按照以上工艺参数对锻模进行热处理后，基本可以得到所要求的力学性能。但是在一些情况下，锻模有时会出现裂纹而使产品报废，耽误生产进度，并造成经济损失。为避免此现象的发生，对裂纹产生的原因进行了如下分析：(1)根据现场观察，裂纹发生在锻模四角周围，为典型的由于淬火应力过大而形成的淬火裂纹，排除了原材料存在缺陷的问题。(2)模具尺寸较大，一般有效厚度都在350mm以上，属大型锻模，而5CrMnMo材料在淬火过程中，必然会出现由于淬不透而在锻模四角形成弧形裂纹的现象。(3)根据裂纹常常出现在淬火的油冷阶段或低温回火阶段，可以判定，原淬火工艺中油冷时间过长及低温回火不合适是造成淬火应力过大的主要原因。 通过进行多次热处理试验，找到了防止淬火裂纹产生的措施，主要包括以下三个方面：
即由原先的860℃提高到900℃，可以减少奥氏体中碳化物的数量和偏析程度，有利于碳化物充分溶解和均匀分布，相对降低了奥氏体原渗碳体局部区域的含碳量，使Ms点升高，减少了局部高碳区域形成针状马氏体的可能性，从而在淬火时可得到更多的板条马氏体，使模具强度韧性得到提高，减少了脆性倾向。提高淬火温度将使更多的Cr、Mo等合金元素溶入奥氏体中，增加了基体固溶强化效应。提高淬火温度还可使模具淬透性增加，有利于提高抗热疲劳性能。 5CrMnMo锻模采用油冷淬火，但油淬时，出油过早或过迟均易产生热处理裂纹，所以应严格控制5CrMnMo锻模的淬火油冷时间。锻模的淬火油冷时间可采用体积法经验公式进行计算，见以下公式。 适当提高第一次回火温度和保温时间，可以保证锻模内部组织的稳定，减少裂纹的产生。当模具淬火后从油中取出时，其表面温度在200℃左右，而心部温度约400℃左右，若装入较低温度的回火炉，其心部将继续进行马氏体转变，受到已完成马氏体转变的阻碍，容易产生拉应力而造成淬火裂纹；若直接装入较高温度的回火炉，模具心部将形成强度和韧性很差的上贝氏体组织，使模具性能变差。 改进后的工艺是将模具淬火至Ms点(200～250℃)左右，进行第一次回火时的温度提高到300℃，保温时间提高到8h，使模具心部转变为下贝氏体组织，从而获得板条马氏体与下贝氏体的复合组织，然后再进行后续三次回火，这样就使模具得到更好的强韧性、热疲劳性，使热锻模的使用寿命大大提高。 通过以上防止裂纹产生的工艺参数的改进和原因分析，我们得到了热锻模改进后的最终热处理工艺(见图2)。![]()
与图1常规淬火回火工艺曲线相比，工艺参数的主要改进是将锻模的淬火温度由860℃提高到900℃ ；首次回火温度从180℃提高到300℃。 采用改进后的5CrMnMo热锻模热处理工艺，提高了模具的稳定性，减少了淬火裂纹的发生，使热锻模的使用寿命成倍增长，一般为常规热处理工艺的3倍左右。免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，或无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源，如标错来源，涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商版权问题或删除内容！
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