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)濟和科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進了制造業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)初步統(tǒng)計:模具加工的產(chǎn)品零件,家電行業(yè)達80%,機電行業(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)展推動了工業(yè)產(chǎn)品向高級化、多樣化、個性化、高附加值的方向發(fā)展,各工業(yè)發(fā)達國家對模具鋼的產(chǎn)量、品種、規(guī)格、質(zhì)量及其發(fā)展都比較重視。近年來,國際和國內(nèi)市場對Cr12系列的厚扁鋼需求強勁,某特殊鋼有限責任公司以往生產(chǎn)的多是小于90mm厚的扁鋼,95～130mm厚扁鋼的生產(chǎn)還是空白,為了滿足市場的需求,開發(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工具鋼,代表鋼種有Cr12Mo1V、Cr12、Cr12MoV、Cr12W等,含碳質(zhì)量分數(shù)為1.6%～2.3%,含鉻質(zhì)量分數(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行破碎。其軋制特點為:(1)萊氏體鋼的導熱性比其它鋼種差,加熱速度應極其緩慢,小型鋼坯加熱也需要預熱,并且要有足夠的保溫時間和均熱時間。(2)萊氏體鋼容易產(chǎn)生過熱、過燒,在鑄造狀態(tài)存在有不均勻的組織及較低熔點的共晶偏析區(qū),加熱極限溫度應低于萊氏體共晶碳化物的熔點,否則,在軋制過程中,由于液相及固相同時存在會促使軋件開裂。(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,軋制時輥面不用水冷卻,并且在軋萊氏體鋼之前應先軋其它鋼類預熱軋輥。(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)生應力裂紋,因此,應進一步加強緩冷,軋后及時進行等溫退火處理。(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技術條件和制造速度2.1試驗結果主要有對于Cr12系列厚扁鋼的技術要求,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項技術條件。(1)化學成分。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縮孔、裂紋、白點、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第三評級圖評定,中心疏松和錠型偏析的合格級別應符合:扁鋼厚度95～130mm,中心疏松≤4.0級,錠型偏析≤4.0級。(3)退火交貨硬度≤235HB。(4)扁鋼逐支按SEP1921標準進行超聲波探傷檢驗,結果應達到3組的D/d級。(5)共晶碳化物不均勻度合格級別不大于6級。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。(2)坯料選擇由于厚扁鋼的軋制變形比小,為保證鋼的側面變形,鋼的C值及R角,必須對坯料進行要求,原來坯料厚度為130～150mm,經(jīng)計算壓下比過小,不能保證側面平直和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式加熱爐進行,CR12MO1V加熱工藝為:入爐溫度≤700℃;加熱段加熱溫度1140～1170℃,時間≥100min;均熱段加熱溫度1140～1170℃,時間≥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以及厚扁鋼的技術條件要求,制定兩輥可逆式萬能軋機生產(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、坯料尺寸及軋機允許的負載條件下適當?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CrlZMoV鋼中含有大量共晶碳化物,結合鐵碳相圖和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)精整和檢驗退火工藝結束后,經(jīng)精整,檢驗合格后入庫待交貨。2.3cr12系列厚堆鋼的碳化物形態(tài)試制結果表明,鋼的各項指標都滿足標準要求,鋼的碳化物形態(tài)與薄厚規(guī)格有關。選用厚度為125、180、50mm規(guī)格的Cr12系列厚扁鋼,對其碳化物形態(tài)進行了比較,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)狀嚴重3生產(chǎn)和解決方法3.1鋼的化學成分過熱使鋼在軋制時會產(chǎn)生裂紋,成品鋼材的機械性能變壞,韌性降低。過熱產(chǎn)生的原因主要有:(1)鋼在加熱段的溫度過高,在均熱段時間過長;(2)鋼的化學成分影響鋼的過熱敏感性,如錳元素有增大鋼的過熱傾向;鋁元素增加鋼的過熱敏感性尤為突出;鎢、鉬促使鋼的晶粒長大;硅促使晶粒細化。過熱鋼可經(jīng)過退火方法挽救。一般為了防止過熱,可適當控制爐溫和減少爐內(nèi)空氣過剩量。3.2爐內(nèi)氧化氣氛過燒鋼在軋制時經(jīng)受不住變形,往往發(fā)生碎裂或崩裂,甚至一碰就會碎裂。過燒原因是:(1)鋼的加熱溫度過高,時間過長;(2)爐內(nèi)氧化氣氛越強,越容易產(chǎn)生過燒;(3)鋼的化學成分對過燒有影響。合金工具鋼、高碳工具鋼都有較大的過燒危險性。過燒鋼無法挽救,只能報廢。因此,應嚴格控制坯料加熱。3.3u3000鋼漿在軋制過程中出現(xiàn)的一些失效通過加熱而非鋼溫過低來造成熱應力;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,在軋制中被擴大且暴露于表面。(3)鋼料加熱不均或鋼溫過低,軋件在軋制中各部延伸、寬展不一致;加熱速度過快,爐尾溫度過高產(chǎn)生熱應力,經(jīng)軋制而形成。解決加熱不均勻或鋼溫過低的主要措施有:(1)在高溫區(qū)加熱時,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)嚴格控制加熱速度。(3)均熱段保證有足夠的保溫時間。(4)保證終軋溫度。4