4Cr13塑料模具钢锻造工艺技术研究

　　4Cr13塑料模具钢是非金属成形模中用量最大的一种模具，除要求有一定强度、韧性、硬度外，还对钢的冷加工性能、热处理工艺性能、镜面性能、光洁度、蚀刻性能、耐磨性能、抗磨损性能等有特殊的要求。

　　一、实验材料

　　4Cr13属于马氏体类型不锈钢，经热处理后，具有优良的耐腐蚀性能、抛光性能、较高的强度和耐磨性，适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具。

　　4Cr13塑料模具钢的化学成分如表1所示。

　　实际生产中要尽可能降低P、S含量 ，降低钢中H、O、N含量 ，一般要求H含量≤2ppm。 要采用有效的工艺措施，提高钢水纯净度和表面质量，减少钢锭的偏析、缩孔和疏松。

　　二、技术要求

　　(1)非金属夹杂物合格级别见表2，检验标准按 GB/T10561—2005 执行。

　　(2)锻件表面质量及超声检测要求：

　　(a)不允许有目视可见的裂纹、缩孔、折叠等缺陷;

　　(b)单个φ2 mm ~ φ3 mm缺陷的个数不得超过3个，φ3mm ~ φ4 mm缺陷的个数不得超过1个;(c)长条或密集形点状不连续的当量平底孔直径≤φ2mm。

　　三、工艺流程

　　4Cr13模块的规格范围为：宽度:800mm ~1000mm，厚度:160 mm ~ 500 mm，采用 5 t ~ 11t镇静钢锭制造。

　　工艺流程：钢锭热送—入炉加热—锻造—热处理一锻件检验—入库。

　　3.1 锻造加热

　　锻造加热过程的主要参数是加热温度和保温时间。钢锭的加热温度和保温时间是根据钢锭的材质和断面尺寸等因素进行选取的。

　　为了防止因低温性能差而出现过大的组织应力，要求在低温下缓慢加热。

　　因此，钢锭加热时采用650 ~700℃保温，然后缓慢升温到800 ~ 850℃，升温速度≤50℃/h。由于850℃以上钢锭的导热性能很好，为了防止晶粒过分长大,影响锻造性能,所以在850℃以后快速加热到始锻温度。

　　对首次生产的4Cr13塑料模具钢模块进行超声检测，在整个工件中心部位均发现φ2 mm以上的密集型缺陷,进而对缺陷部位进行高倍检查,发现颗粒状碳化物条带。

　　由于4Cr13塑料模具钢在生产过程中属于高碳钢,而且合金含量比较高,极易出现微观偏析的现象,在钢锭加热过程中通过提高始锻温度和增加保温时间,进行高温扩散,可有效降低偏析程度,实现化学成分均匀化，保证锻件的内部质量。

　　3.2锻造工艺

　　根据公司设备及工装辅具情况,锻造过程采用两墩两拔，并对墩粗过程进行数值模拟,以确定最优墩粗高度。

　　4.理化检验结果

　　非金属夹杂物检验结果如表4所示。锻件表面及超声检测结果满足技术要求。

　　5.结论

　　(1) 从理化检验结果可知，所选用的锻造工艺是合理可行的。

　　(2) 在设计4Cr13塑料模具钢锻造工艺时，应根据工厂设备情况考虑采用高温扩散和两墩两拔工艺,这对于解决钢锭偏析问题和孔隙锻合问题有一定的作用。