CN104722687A - 55NiCrMoV7模具钢的锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种55NiCrMoV7模具钢的锻造方法。模块的锻造方法包括：材料检验，加热；第一火WHF法预锻制坯；第二火FM锻造法拔长；第三火变纤维方向锻造成形；模块锻后采用热装炉重结晶正回火热处理。采用新55NiCrMoV7大型模块的锻造工艺，具有提高模块的探伤合格率与提升模块的各项性能，提高锻件质量，具有显著的经济效益的特点。

Description

55NiCrMoV7模具钢的锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，具体是一种55NiCrMoV7模具钢的锻造方法。

背景技术

55NiCrMoV7为我国引进的欧洲进口合金工具钢,是法国标准（NFA35-590-1992）钢号。采用双真空冶炼钢锭（电炉+钢包真空精炼+真空浇注）。该模具钢相对于我国原有广泛成熟运用的5CrNiMo模具钢，具有更好的耐磨性，淬透性，热硬性，韧性，尺寸稳定性与耐热疲劳性，具有更广的使用范围和更长使用寿命。因其多添加的钒（以下称V），钒是钢的优良脱氧剂,钢中加的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒是强碳化物形成元素，与碳的结合力极强，形成稳定的VC，是典型的高熔点、高硬度、高弥散度碳化物，是强烈提高耐磨性的元素。钒虽然有很强的沉淀强化作用，但由于含量过多使加工性能明显恶化.而且该钢种由于V元素的添加，在冶炼制造钢锭时不可避免的出现一系列的疏松，缩孔，夹杂,偏析等冶金缺陷。

由于55NiCrMoV7钢锭的原有的内部冶金缺陷和模块尺寸特征，此模块采用传统的锻造方式锻造该钢种模块，其内部疏松，缩孔，偏析，夹杂等缺陷，虽有很大改善消除，但其探伤合格率依旧不高，经济效益低下。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，可大大提高该模具钢模块的锻件探伤合格率，能够取得显著的经济效益。

本发明提供的55NiCrMoV7模具钢的锻造方法包括以下步骤：

步骤a）采用电炉加钢包真空精炼加真空浇注冶炼的方法冶炼55NiCrMoV7模具钢钢锭，使用原料的化学成分质量百分比如下，0.5≤C≤0.6，1.0≤Cr≤ 1.2，0.45≤Mo≤0.55，1.5≤Ni≤1.8，0.07≤V≤00.1，0.1≤Si≤0.4，0.65≤Mn≤0.95，P≤0.02，S≤0.02。

步骤b）将热送钢锭置入炉内待料，按加热曲线加热。参考相关资料，该钢种的最高加热温度约1220°C，考虑到该钢锭为大型钢锭，提高加热温度有利于锻造时焊合内部空隙缺陷和减少锻造抗变形力，而且炉温和料温有20°C的温差，故钢锭的最高加热温度可提高至为1240±10°C，保温；

步骤c）第一火，WHF法预锻制坯。将炉内钢锭取出，使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄,然后将钳口放入镦粗漏盘孔内，上平板镦粗，将钢锭有效锭身直径镦粗至∅1600mm。取出锻坯，操作机夹持钳口，然后采用WHF法，即超宽平砧强压拔长法，（砧宽比应达到0.68~0.77，每次压下率至少为20%）迫使锻件心部产生较大变形。拔截面为长方形的锻件，此时料宽比B/H应控制在0.85～1.18，长宽比L/H应控制在2~2.5，热切钳柄。进炉加热至1240°C±10°C，保温3小时以上。采用这样的锻造方式能够完成破碎钢锭内部的粗大晶枝，将钢锭的铸态组织转变为锻态组织，初步锻合内部孔隙，压实中心疏松等缺陷。合适的锻件制坯尺寸，为下一火的镦粗锻造提供合适的镦粗高径比。

步骤d）第二火，FM锻造法拔长。对锻件采用上下大平板镦粗，镦粗至高径比约0.8~1.13,此时锻件内部转化为三向压应力。然后采用大压下量的FM锻造法拔长，即用上宽砧，下平台，对锻件进行拔长。沿原有纤维方向拔截面为长方形的锻件，料宽比B/H应控制在0.85～1.18，长宽比L/H应控制在2~2.5。进炉加热至1240°C±10°C，保温3小时以上。FM锻造法，即为利用锻件的不对称变形来改善芯部的应力应变状态，即芯部处以三向压应力状态。每次上砧的压下量约为压下前坯料高度的10~12%,进砧宽度为砧宽的80%。为确保压实效果，采用每压完一趟，翻身，继续锻压。采用该法能够非常有利的压实锻件内部中心疏松，消除缩孔等缺陷。足够的保温时间能够使钢锭内部原子得到充分的高温扩散，能够使锻合的内部缺陷得到焊合。

步骤e）第三火，变纤维方向锻造成形。对锻件采用上下大平板镦粗，镦粗至高径比约0.8~1.13。将锻件原有长度纤维方向改变为锻件宽度方向，原宽度方向变为长度方向拔长。拔长方法依旧为FM锻造法拔长。按图纸尺寸将锻件拔长至成品尺寸，平整，整形，成型。最后一火需严格控制终锻温度（约850°C）和终锻变形量。采用该锻造法，不仅有利于击碎锻件中心的碳化物，改善偏析，可使横向性能与纵向性能比较接近。将坯料中的部分非金属夹杂物等缺陷可以击碎，细化，降低夹杂物的含量。采用该法不仅提高模块探伤合格率，也可提高模块的化学成分偏差检测合格率与非金属夹杂物的含量测定的合格率。提高模块的各项性能，增加模块的使用寿命。

步骤f）锻件锻后炉冷冷却至500°C，对锻件进行一次重结晶正回火处理。由于55NiCrMoV7钢淬透性好，高温奥氏体稳定，但有粗晶与组织遗传倾向，所以，除控制最后一伙终锻温度和变形量，需采取一次高温重结晶正回火。锻件锻后表面温度不低于500°C左右，进炉炉冷冷却，进炉按曲线进行锻后重结晶正回火的热处理。其主要目的是防止和消除白点问题；其次是消除锻造应力，降低锻件表面硬度，提高切削加工性能；另外，可调整与改善锻件在锻造过程中形成的过热与粗大组织，降低锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性，细化钢的晶粒度。

本发明有益效果在于：可大大提高55NiCrMoV7模具钢模块的锻件探伤合格率与提升模块的各项性能，能够取得显著的经济效益。

附图说明

图1为冷钢锭加热工艺图。

图2为热送钢锭加热工艺图。

图3为WHF法预锻制坯变形前示意图。

图4为WHF法预锻制坯变形后示意图。

图5为FM锻造法拔长变形前示意图。

图6为FM锻造法拔长变形后示意图。

图7为变纤维方向镦拔成形变形前示意图。

图8为变纤维方向镦拔成形变形后示意图。

图9为锻后热处理工艺图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的一种具体锻造方法如下：

a）55NiCrMoV7模具钢，选择采用电炉+钢包真空精炼+真空浇注冶炼的钢锭原材料，化学成分（重量百分含量）的范围为：0.5≤C≤0.6，1.0≤Cr≤ 1.2,0.45≤Mo≤0.55,1.5≤Ni≤1.8,0.07≤V≤00.1,0.1≤Si≤0.4,0.65≤Mn≤0.95，P≤0.02，S≤0.02。

b）将钢锭送入热炉，加热至1240±10°C，保温12小时以上；若送入热炉的为冷钢锭（最高装炉温度小于400℃），加热曲线图如图1所示。若送入热炉的为热送钢锭，则加热曲线图如图2所示。

c）第一火,将炉内钢锭取出，使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄∅550*500mm,然后将钳口放入镦粗漏盘孔内，上平板镦粗，将钢锭有效锭身直径镦粗至∅1600mm。取出锻坯，操作机夹持钳口，然后采用WHF法，即超宽平砧强压拔长法，沿纤维方向拔截面为1000mm×1200mm，长约2.4m的长方形锻件，热切钳柄。进炉加热至1240°C±10°C，保温3小时以上。变形前变形后分别如图3和图4所示，图中阴影部分为纤维方向，其余图同理。

d）第二火，对锻件采用上下大平台镦粗至高H1400mm。采用大压下量的FM锻造法拔长，即用上宽砧，下平台，对锻件按原纤维方向进行拔长。每次上砧的压下量约为压下前坯料高度的10~12%,进砧宽度为砧宽的80%。为确保压实效果，采用每压完一趟，翻身，继续锻压。拔截面为1000mm×1200mm，长约2.4m的长方形锻件。进炉加热至1240°C±10°C，保温3小时以上。变形前变形后分别如图5和图6所示。

e）第三火，对锻件采用上下大平板将锻件镦粗至高H1400mm。将锻件原有长度纤维方向改变为锻件宽度方向，原宽度方向变为长度方向拔长。变形前和变形后分别如图7和图8所示。拔长方法为依旧为FM锻造法。按图纸尺寸将锻件拔长至成品尺寸800×1400×2400，平整，整形，成型。最后一火需严格控制终锻温度，锻件终锻温度约850±20°C。

f）锻件锻后炉冷，锻件锻后炉冷冷却至500°C左右，进炉按图9所示曲线进行锻后热处理，进行重结晶正回火的热处理。采用此工艺有利于细化晶粒，碳化物的均匀和扩氢。

g）锻件进行粗加工，见光后对锻件进行100%无损探伤检测。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a）制备55NiCrMoV7模具钢钢锭；

步骤b）将钢锭置入炉内待料，加热至1240±10°C，保温；

步骤c）使用WHF法预锻制坯，将炉内钢锭取出，使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄,然后将钳口放入镦粗漏盘孔内，上平板镦粗，取出锻坯，操作机夹持钳口，采用WHF法即超宽平砧强压拔长法拔长锻件，热切钳柄，进炉加热至1240°C±10°C，保温3小时以上；

步骤d）使用FM锻造法拔长，对锻件采用上下大平板将锻件镦粗，然后采用大压下量的FM锻造法拔长，即用上宽砧，下平台，对锻件沿原有纤维方向进行拔长，进炉加热至1240°C±10°C，保温3小时以上；

步骤e）将锻件拔长至成品尺寸，平整，整形，成型；

步骤f）锻件锻后炉冷冷却至500°C，对锻件进行锻后热处理。

2.根据权利要求1所述的55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，其特征在于：所述步骤a）中的模具钢钢锭采用电炉加钢包真空精炼加真空浇注冶炼的方法冶炼而成，使用原料的化学成分质量百分比如下，0.5≤C≤0.6，1.0≤Cr≤ 1.2，0.45≤Mo≤0.55，1.5≤Ni≤1.8，0.07≤V≤00.1，0.1≤Si≤0.4，0.65≤Mn≤0.95，P≤0.02，S≤0.02。

3.根据权利要求1所述的55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，其特征在于：所述的步骤c）中采用的WHF法预锻制坯，即超宽平砧强压拔长法，砧宽比为0.68~0.77，每次压下率至少为20%，拔截面为长方形的锻件，此时料宽比B/H为0.85～1.18，长宽比L/H为2~2.5。

4.根据权利要求1所述的55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，其特征在于：所述的步骤d）中采用大压下量的FM锻造法拔长时，每次上砧的压下量为压下前坯料高度的10~12%，进砧宽度为砧宽的80%，每压完一趟，翻身后继续锻压。

5.根据权利要求1所述的55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，其特征在于：所述的步骤e）中拔长方法为变纤维方向锻造成形，对锻件采用上下大平板将锻件镦粗，以锻件原有长度纤维方向为锻件宽度方向，原宽度方向变为长度方向，使用FM锻造法拔长。

6.根据权利要求1所述的55NiCrMoV7模具钢的锻造方法，其特征在于：所述步骤f）中的锻后热处理为锻后一次重结晶正回火。