cr12系列冷作模具鋼95130mm厚扁鋼軋制工藝研究

cr12系列冷作模具鋼95130mm厚扁鋼軋制工藝研究

世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)和科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了制造業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)初步統(tǒng)計(jì):模具加工的產(chǎn)品零件,家電行業(yè)達(dá)80%,機(jī)電行業(yè)也在70%以上;塑料、橡膠、陶瓷、玻璃、皮革、耐火材料以及建材制品等的大部分產(chǎn)品也都是采用模具成型。模具材料的發(fā)展推動(dòng)了工業(yè)產(chǎn)品向高級(jí)化、多樣化、個(gè)性化、高附加值的方向發(fā)展,各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具鋼的產(chǎn)量、品種、規(guī)格、質(zhì)量及其發(fā)展都比較重視。近年來(lái),國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)Cr12系列的厚扁鋼需求強(qiáng)勁,某特殊鋼有限責(zé)任公司以往生產(chǎn)的多是小于90mm厚的扁鋼,95～130mm厚扁鋼的生產(chǎn)還是空白,為了滿足市場(chǎng)的需求,開(kāi)發(fā)Cr12系列厚扁鋼已顯得尤為重要。1萊氏體鋼軋冷軋熱Cr12系列的鋼種屬于萊氏體類(lèi)工具鋼,代表鋼種有Cr12Mo1V、Cr12、Cr12MoV、Cr12W等,含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%～2.3%,含鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%～13%,并含有較多的萊氏體共晶碳化物。這種碳化物不能用熱處理方法消除,只能采用鍛、軋等壓力加工方法進(jìn)行破碎。其軋制特點(diǎn)為:(1)萊氏體鋼的導(dǎo)熱性比其它鋼種差,加熱速度應(yīng)極其緩慢,小型鋼坯加熱也需要預(yù)熱,并且要有足夠的保溫時(shí)間和均熱時(shí)間。(2)萊氏體鋼容易產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒,在鑄造狀態(tài)存在有不均勻的組織及較低熔點(diǎn)的共晶偏析區(qū),加熱極限溫度應(yīng)低于萊氏體共晶碳化物的熔點(diǎn),否則,在軋制過(guò)程中,由于液相及固相同時(shí)存在會(huì)促使軋件開(kāi)裂。(3)萊氏體鋼塑性低,變形抗力高,雖在900～1200℃有較好的塑性及較低的變形抗力,但仍比一般碳鋼的塑性低,變性抗力大。終軋溫度應(yīng)控制在950℃以上,以免產(chǎn)生劈裂。為確保終軋溫度及軋件不受急冷,軋制時(shí)輥面不用水冷卻,并且在軋萊氏體鋼之前應(yīng)先軋其它鋼類(lèi)預(yù)熱軋輥。(4)萊氏體鋼軋后,即使很緩慢地連續(xù)冷卻(10℃/h)也能得到馬氏體組織,產(chǎn)生應(yīng)力裂紋,因此,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)緩冷,軋后及時(shí)進(jìn)行等溫退火處理。(5)由于萊氏體鋼的軋制加工溫度范圍較窄(約200～250℃),必須采用多火軋成。2技術(shù)條件和制造速度2.1試驗(yàn)結(jié)果主要有對(duì)于Cr12系列厚扁鋼的技術(shù)要求,為滿足使用,必須有與薄扁鋼相一致的質(zhì)量水平,為此,根據(jù)用戶使用需要,確定了5項(xiàng)技術(shù)條件。(1)化學(xué)成分。w(C)=1.40%～1.60%,w(Si)≤0.40%,w(Mn)≤0.60%,w(Cr)=11.00%～13.00%,w(Mo)=0.80%～1.20%。(2)低倍組織。扁鋼橫截面酸浸低倍組織試片上無(wú)縮孔、裂紋、白點(diǎn)、異金屬夾雜、分層、氣泡和其他影響使用的缺陷。低倍組織按GB/T1299第三評(píng)級(jí)圖評(píng)定,中心疏松和錠型偏析的合格級(jí)別應(yīng)符合:扁鋼厚度95～130mm,中心疏松≤4.0級(jí),錠型偏析≤4.0級(jí)。(3)退火交貨硬度≤235HB。(4)扁鋼逐支按SEP1921標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn),結(jié)果應(yīng)達(dá)到3組的D/d級(jí)。(5)共晶碳化物不均勻度合格級(jí)別不大于6級(jí)。2.2坯料、wsf、cr12系列厚堆鋼坯的加熱工藝(1)工藝流程1.7(1.9)噸錠※緩冷※退火※鋼錠加熱※鍛錘開(kāi)坯※鋼坯退火※鋼坯修磨※鋼坯加熱※扁鋼軋制※緩冷※退火※矯直※精整檢查※包裝入庫(kù)。(2)坯料選擇由于厚扁鋼的軋制變形比小,為保證鋼的側(cè)面變形,鋼的C值及R角,必須對(duì)坯料進(jìn)行要求,原來(lái)坯料厚度為130～150mm,經(jīng)計(jì)算壓下比過(guò)小,不能保證側(cè)面平直和R角,因此選用坯料厚度為175mm,公差為:+5-10。(3)坯料加熱Cr12系列厚扁鋼鋼坯的加熱在步進(jìn)式加熱爐進(jìn)行,CR12MO1V加熱工藝為:入爐溫度≤700℃;加熱段加熱溫度1140～1170℃,時(shí)間≥100min;均熱段加熱溫度1140～1170℃,時(shí)間≥40min;出鋼溫度≥1140℃;冷卻方式為緩冷。(4)軋制根據(jù)Cr12系列厚扁鋼的軋制特點(diǎn)以及厚扁鋼的技術(shù)條件要求,制定兩輥可逆式萬(wàn)能軋機(jī)生產(chǎn)Cr12系列鋼種厚扁鋼軋制規(guī)程,水平輥基本壓下道次在生產(chǎn)中可根據(jù)扁鋼的熱塑性、坯料尺寸及軋機(jī)允許的負(fù)載條件下適當(dāng)?shù)丶訙p壓下道次。終軋溫度≥950℃。(5)退火工藝由于高的含碳量和含鉻量,形成了大量的碳化物和高硬度的馬氏體,使之具有高硬度、高耐磨性。同時(shí)CrlZMoV鋼中含有大量共晶碳化物,結(jié)合鐵碳相圖和Cr12系列薄扁鋼工藝,確定Cr12系列厚扁鋼的退火工藝如圖1所示。(6)精整和檢驗(yàn)退火工藝結(jié)束后,經(jīng)精整,檢驗(yàn)合格后入庫(kù)待交貨。2.3cr12系列厚堆鋼的碳化物形態(tài)試制結(jié)果表明,鋼的各項(xiàng)指標(biāo)都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,鋼的碳化物形態(tài)與薄厚規(guī)格有關(guān)。選用厚度為125、180、50mm規(guī)格的Cr12系列厚扁鋼,對(duì)其碳化物形態(tài)進(jìn)行了比較,如圖2所示。隨著規(guī)格尺寸的增大鋼的碳化物形態(tài)網(wǎng)狀嚴(yán)重3生產(chǎn)和解決方法3.1鋼的化學(xué)成分過(guò)熱使鋼在軋制時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋,成品鋼材的機(jī)械性能變壞,韌性降低。過(guò)熱產(chǎn)生的原因主要有:(1)鋼在加熱段的溫度過(guò)高,在均熱段時(shí)間過(guò)長(zhǎng);(2)鋼的化學(xué)成分影響鋼的過(guò)熱敏感性,如錳元素有增大鋼的過(guò)熱傾向;鋁元素增加鋼的過(guò)熱敏感性尤為突出;鎢、鉬促使鋼的晶粒長(zhǎng)大;硅促使晶粒細(xì)化。過(guò)熱鋼可經(jīng)過(guò)退火方法挽救。一般為了防止過(guò)熱,可適當(dāng)控制爐溫和減少爐內(nèi)空氣過(guò)剩量。3.2爐內(nèi)氧化氣氛過(guò)燒鋼在軋制時(shí)經(jīng)受不住變形,往往發(fā)生碎裂或崩裂,甚至一碰就會(huì)碎裂。過(guò)燒原因是:(1)鋼的加熱溫度過(guò)高,時(shí)間過(guò)長(zhǎng);(2)爐內(nèi)氧化氣氛越強(qiáng),越容易產(chǎn)生過(guò)燒;(3)鋼的化學(xué)成分對(duì)過(guò)燒有影響。合金工具鋼、高碳工具鋼都有較大的過(guò)燒危險(xiǎn)性。過(guò)燒鋼無(wú)法挽救,只能報(bào)廢。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制坯料加熱。3.3u3000鋼漿在軋制過(guò)程中出現(xiàn)的一些失效通過(guò)加熱而非鋼溫過(guò)低來(lái)造成熱應(yīng)力;表面裂紋一般呈現(xiàn)直線形,方向多與軋制方向一致。產(chǎn)生的主要原因有:(1)鋼錠的皮下氣泡。超深的表面氣孔、未清理凈的裂紋及非金屬夾雜物等,在軋制中破裂和延伸。(2)鋼錠內(nèi)部的晶間裂紋,在軋制中被擴(kuò)大且暴露于表面。(3)鋼料加熱不均或鋼溫過(guò)低,軋件在軋制中各部延伸、寬展不一致;加熱速度過(guò)快,爐尾溫度過(guò)高產(chǎn)生熱應(yīng)力,經(jīng)軋制而形成。解決加熱不均勻或鋼溫過(guò)低的主要措施有:(1)在高溫區(qū)加熱時(shí),確保下加熱溫度高于上加熱溫度20～30℃,減少上下面的溫度差。(2)嚴(yán)格控制加熱速度。(3)均熱段保證有足夠的保溫時(shí)間。(4)保證終軋溫度。4