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介紹一下P20模具鋼的鍛造工藝
P20模具鋼是美國(guó)等級(jí)，是預(yù)硬化塑料模具鋼的一種，相當(dāng)于中國(guó)等級(jí)3Cr2Mo。P20模具鋼淬透性高、綜合力學(xué)性能好、硬度均勻、拋光性能好，更適合制造形狀復(fù)雜的大中型精密模具，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。
結(jié)合設(shè)備情況及鋼種特點(diǎn)，生產(chǎn)工藝流程如下:鐵水→脫硫→轉(zhuǎn)爐→吹氬→LF爐→RH爐→連鑄→熱送→加熱→脫磷→軋制→矯直、冷床風(fēng)冷→剪切、表面檢驗(yàn)→探傷→回火→檢驗(yàn)、標(biāo)記、入庫(kù)。鍛造P20模具鋼時(shí)注意以下幾點(diǎn):
1.煉鋼過(guò)程控制
1)嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量。模具鋼中的夾雜物，尤其是硬脆夾雜物，會(huì)嚴(yán)重降低鋼的拋光性能。鋼中硫含量的增加會(huì)增加其腐蝕不均勻性，直接影響塑料模具表面圖案的蝕刻性能，因此鋼中硫含量應(yīng)控制在0.01%以下。
2)控制氫氣和氮?dú)獾暮?。在鋼從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嘁约半S后的冷卻過(guò)程中，氮和氫的溶解度急劇下降。除了凝固時(shí)的偏析，殘余的氮?dú)夂蜌錃鈺?huì)超過(guò)溶解度極限，析出氣體，容易產(chǎn)生氣孔。這些氣孔破壞了鋼材的連續(xù)性，降低了探傷合格率。此外，鋼中的碳在高溫下與高壓氫氣反應(yīng)生成甲烷，其壓力也會(huì)促使裂紋產(chǎn)生，也會(huì)降低探傷合格率。
3)控制中心隔離。合金模具鋼含碳量和合金量高，導(dǎo)熱性差。在板坯凝固過(guò)程中，柱狀晶發(fā)展，容易形成中心偏析。鋼板切割時(shí)，中心偏析部分由于熱淬火而發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，在熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力的共同作用下，容易沿中心偏析部分開(kāi)裂。此外，中心偏析導(dǎo)致模具性能波動(dòng)，容易出現(xiàn)模具加工過(guò)程中拋光質(zhì)量差、變形大的問(wèn)題，更終導(dǎo)致模具無(wú)法滿足用戶的要求。
針對(duì)上述控制要求，我們采取了以下控制措施:保證助焊劑和輔料干燥；氧槍、煙罩、LF爐無(wú)漏水現(xiàn)象；Rh真空處理時(shí)間不小于25min，軟吹時(shí)間不小于8min；；采用保護(hù)澆注，中間包鋼水過(guò)熱度控制在30℃以內(nèi)；確保連鑄機(jī)設(shè)備狀況良好，采用輕壓下技術(shù)。
2.軋鋼過(guò)程控制
1)加熱
連鑄坯采用熱送熱裝，含碳量和合金量高，導(dǎo)熱性能差。加熱時(shí)，應(yīng)控制加熱溫度和時(shí)間，避免鋼坯斷裂和脫碳。
板坯加熱溫度要求如下:預(yù)熱段不超過(guò)800℃，加熱段1050~1150℃，第二加熱段1200~1240℃，均熱段1200~1260℃，加熱時(shí)間至少控制在1min/mm。
2)軋制和冷卻
鋼板應(yīng)在不低于1050℃的起始溫度和不低于950℃的終軋溫度下用立式輥軋制，軋制后空冷。為保證鋼板的平直度，前兩道次應(yīng)適當(dāng)降低壓下量，后兩道次應(yīng)適當(dāng)降低澆鑄速度，軋制后矯直1~3道次的矯直溫度不應(yīng)低于450℃。錳、鉻、鉬等合金元素的加入擴(kuò)大了奧氏體區(qū)，降低了Bs點(diǎn)，提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，延緩了其轉(zhuǎn)變，但延遲珠光體轉(zhuǎn)變的效果遠(yuǎn)大于延遲貝氏體轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線的分離，使貝氏體轉(zhuǎn)變更加突出，從而大大提高了貝氏體的淬透性，即使在空冷狀態(tài)下也能獲得全斷面貝氏體組織。
由于該鋼種熱應(yīng)力敏感性高，鋼板應(yīng)堆放冷卻或放入箱內(nèi)緩冷48h以上。
3.熱處理和檢驗(yàn)
軋制鋼板斷面洛氏硬度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)軋制鋼板的金相組織進(jìn)行了測(cè)試。軋制鋼板基體的金相組織為粒狀貝氏體，中心偏析區(qū)為帶狀組織。由于合金元素偏析，中心的帶狀組織難以刻蝕，呈現(xiàn)白色和明亮的顏色。
對(duì)軋制鋼板的回火工藝進(jìn)行了試驗(yàn)。回火溫度為520℃、540℃、560℃、580℃和600℃，回火時(shí)間為2h。回火后，測(cè)試鋼板的洛氏硬度。在520~600℃回火時(shí)，鋼板的洛氏硬度降低，而在560~600℃回火時(shí)，鋼板的硬度值相同。檢驗(yàn)了回火鋼板的金相組織，顯微組織為回火貝氏體。因此，回火溫度范圍為560~600℃。
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