锻模寿命与锻模材料选择

　　来源：《合金钢锻造》西北工业大学 陈诗荪 主编.责任编辑 王德康.—***工业出版社，1984. 6

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　　在6英寸的平锻机上加粗三种形状不同但材料相同的锻件，凹模材料为4Cr5MoVSi，热处理硬度HRC44。统计 的结果表明:不同锻材对锻模寿命的影响是***不同的。顶锻不锈钢(OCrl8Ni9)所用模具的寿命，不到顶锻低碳镍铬钥合金结构钢lONi3CrMo*所用模具寿命的1/5，中碳镍铬铂合金结构钢40CrNiMo的1/3。模锻不锈钢用锻模的寿命比较低，主要原因有以下三点:

　　(1)型槽表面温度高。加热到1150-***000C的不锈钢毛坯，在温度较低 (150-V2000C)的锻模中成型时，将大量的热传给模具，使型槽表面温度显著升高，一般可达420^-5700C。在连续大批量生产过程中，特别在模膛的细长突起部分，温度升高更多，甚至达到650^-7500C，不仅超过了模具钢的回火温度，而且比5CrNiMo钢的相变温度(A,1=7300Ct A,3; 7800C)还高;

　　(2)型槽表面热应力大。为了降低型槽表面温度，在取出锻件后，或用润滑剂冷却;或进行强制冷却如吹压缩空气或喷水，或两者兼用之。因此，模具表面在工作时要反复经受升温和冷却，形成周期作用的热应力。模具表面与中心的温度梯度越大，热应力也越大 (热应力a =aE(t,-t,), a是模具钢的线膨胀系数，E是模具钢的弹性模量，t:是型槽表面温度，t,是模块中心温度)。当此热应力超过模具钢在该温度下的屈服极***，由于微区塑性变形的积累，易在局部塑性变形区内产生微小的裂纹，随后在交变应力作用下逐渐扩展成热裂纹 (一般呈网状)。热裂纹是锻造不锈钢用锻模常见失效形式之一，它多发生在型槽与不锈钢毛坯居1烈挤压的部位。

　　(3)型槽磨损快。不锈钢在高温下的强度高，流动性差，易粘模;氧化皮粘附力大且很坚硬。模锻不锈钢时，锻模受相当大的锻击力(锻模局部可能发生过载)，型槽表面受到较严重的高温磨损。在型槽表面升温较高或锻模过载工作条件下，磨损更快更厉害。

　　由以上分析可知，在设计不锈钢锻件所用锻模时，锻模寿命是需要特别注意的一个问题。

　　锻模***设计成镶块结构，以便于更换，并可使多槽模各个型槽的使用寿命大致保持相等。当采用整体模时，为使锻模返修后仍有足够厚度，选用的模块应在模锻空间允许范围内尽量厚一些。型槽和毛边槽***都经过研磨，以减小模锻时的摩擦力。研磨后，锻模的寿命可以延长25%左右。

　　锻模材料和硬度的选择，主要决定于锻件形状的复杂程度和所用设备的类型 (是锤还是压力机)。随着模具硬度增加，锻模磨损减缓，但硬度过高时容易产生断裂。生产中使用的锤上整体模常用5CrNiM。或5CrMnMo钢来制造，其硬度一般取HRC36-v40.锻件形状复杂者取偏低值，特别复杂的可低至HRC32-35，锻件形状简单者取偏高值，特别简单的可高至HRC41-450若用作压力机锻模，其硬度可提高些，达到HRC41-V45(对于锻件形状复杂者)或HRC47^-49(对于锻件形状简单者)。但须指出，用5CrNiMo或5CrMnMo钢制作的模具来模锻不锈钢，其寿命不长，一般只有300^-500件。

　　4Cr5MoVSi和4Cr5W2VSi等热模钢，具有较好的综合性能，即在保证一定高温强度和硬度的同时，兼有较好的冲击韧性和抗热疲劳性能，比5CrNiMo钢模具寿命约提高一倍。因此，***是用这类钢来制作锤上的锻模或镶块，硬度可提高至HRC47-v55。锻件形状复杂者取偏低值，反之，取偏高值。

　　对于压力机用热锻模，***是用我国试制成功的热模钢3Cr3Mo3VNI (HRC46-50)或3Cr3Mo3W2V (冲头硬度取HRC48-52，凹模硬度取HRC44-48)来制造。它们具有较高的强韧性，比5CrNiM。热锻模钢的寿命长2.5-4倍。

　　总起来说，对于模锻不锈钢用模具钢的选择和硬度的确定，除考虑不锈钢本身的性能外，还应考虑锻件的形状和尺寸 (即锻件形状的复杂程度)、计划锻造的件数、以及锻造设备是压力机还是锻锤等因素的影响。