提升热锻模具钢的抗热裂性能需从材料本质优化、工艺参数控制等以下维度系统解决,核心是减少模具在反复热冲击下的应力集中和微观裂纹扩展。
一、优化钢种成分设计
热裂本质是材料在高温下承受交变热应力时,晶界弱化或析出脆性相导致的开裂,通过成分调整可增强高温稳定性:
合理控制碳含量,降低碳化物析出倾向,减少硬脆相导致的裂纹源;(如可瑞得改良H13,可使抗热裂性能提升15%-20%);
添加铬、钼、钒等合金元素,细化晶粒并形成稳定碳化物,提升高温强度和韧性;
适量加入镍元素,改善基体韧性,缓解热循环过程中的应力集中。
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二、改进热处理工艺
热处理不当会导致模具内部存在残余应力或脆性组织,加速热裂;
采用调质处理,获得均匀的回火索氏体组织,平衡强度与韧性;
实施等温淬火工艺,避免马氏体转变时的过大内应力,减少残余应力引发的裂纹;
进行时效处理或稳定化处理,消除热处理后残留的内应力,提升组织稳定性。
三、表面强化技术
模具表层直接承受最高温度和摩擦应力,表面处理可形成“屏障层”,减少热冲击和氧化。
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四、优化模具结构设计
结构不合理会导致局部过热或应力集中,成为热裂起点,需从设计端规避。
五、规范锻造生产参数
生产过程中的极端工况会加速热裂,需通过参数优化降低模具承受的热负荷:
控制锻件加热温度:避免锻件超温,减少模具接触高温的时间;
优化模具冷却方式:采用定向喷雾冷却,每3-5个锻件冷却1次,避免急冷导致的热应力。
六、模具修复与维护
当模具出现早期微裂纹时,及时修复可避免裂纹扩大;
使用中控制锻造温度和冷却速度,避免模具骤冷骤热,定期检查并打磨表面缺陷。
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