前言
本文通過對熱作模具鋼角裂問題分析，研究其鍛造工藝，提高熱作模具鋼表面質量，節約生產成本。熱作模具鋼具有較高的淬透性和抗熱裂能力、耐磨性和耐熱性好、綜合力學性能優良和較高的抗回火穩定性等特點，主要用於製造衝擊載荷大的鍛模、熱擠壓模、精鍛模和合金壓鑄模，在汽車、電子、家電等行業得到廣泛應用。隨著市場需求及競爭日益激烈，對產品質量及生產成本控制提出了更高的要求。
熱作模具鋼在鍛造時一般採取兩次鐓粗拔長的方式，鍛造為成品後易在面與面的交界處產生角裂，需要後續加工去除，這就造成了生產成本的浪費。
熱作模具鋼角裂問題分析
熱作模具鋼完成兩次鐓粗拔長的主變形後，成品火次（指鍛造過程中最後一火）厚度方面預留變形量一般為150～200mm，成品火次鍛造時，先拔長電渣錠啟動端至工藝尺寸，再利用天車和操作車進行調頭，掉頭後再鍛造電渣錠非啟動端至工藝尺寸。經統計，生產產品50%以上存在角裂（圖1）問題，需要進行加工去除，造成原材料和人力成本的極大浪費。
圖1 熱作模具鋼出現角裂現象
缺陷位置金相檢測分析
利用顯微鏡對典型缺陷位置進行金相檢測，發現缺陷均為裂紋（圖2），在缺陷位置並未見冶煉凝固缺陷，因此，我們認為由裂紋造成的角裂是鍛造過程所致。
圖2 缺陷位置金相照片
產品表面質量統計分析
通過對典型產品表面質量情況進行統計，發現角部裂紋均發生在電渣錠非啟動端位置，最大角裂尺寸約為50mm×50mm×5mm，數據統計見表1。
表1 角裂數據統計
生產過程參數分析
通過對熱作模具鋼生產過程進行多次現場跟蹤，統計成品鍛造火次的鍛造溫度，在鍛造電渣錠啟動端時鍛造溫度一般在900～1050℃範圍內，調頭鍛造電渣錠非啟動端時鍛造溫度一般在800～950℃。
綜上所述，並結合該類材質合金成分較高、鍛造溫度範圍窄的特性，得出結論，造成熱作模具鋼對應電渣錠非啟動端角裂的主要原因為成品火次鍛造溫度低，鍛件被低溫鍛造成形。
改進工藝方案設計
結合上述情況分析，從如何提高電渣錠成品火次鍛造溫度制訂了有利於改善角裂的四項工藝措施：
⑴將熱作模具鋼成品火次加熱溫度由1200℃調整至1220℃；
⑵將熱作模具鋼成品鍛造火次終鍛溫度由800℃調整至860℃；
⑶為保證鍛造溫度，將成品火次分為兩階段鍛造，即首先拔長電渣錠啟動端至成品尺寸後返爐保溫1小時，然後出爐繼續拔長電渣錠非啟動端至工藝尺寸；
⑷為防止成品火次邊角降溫過快，在主變形完成後對邊角進行倒小角處理。
效果驗證
經過以上改進工藝措施，後續生產的熱作模具鋼表面角裂得到了有效的控制，生產的產品95%以上沒有肉眼可見的角裂缺陷，個別仍舊存在角裂的產品其缺陷尺寸均控制在10mm×10mm×3mm以內，改進後生產產品如圖3所示。
圖3 工藝改進後生產的熱作模具鋼
結束語
在對熱作模具鋼鍛造工藝的改進中，我們提高了坯料鍛造變形過程邊角的溫度，避免了鍛件低溫鍛造。熱作模具鋼改進工藝措施實施後，使得鍛件的材料變形塑性得到提高，有效避免了熱作模具鋼角裂現象的發生，縮短了產品產出週期，節省了生產成本，為我司帶來了明顯的經濟效益。
—— 來源：《鍛造與衝壓》 2019年第5期
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