尖咀鉗熱鍛模外形盡寸150mm×95mm×110mm原用5CrMnMo鋼制造，經(jīng)常規(guī)熱處理使用壽命僅0.4~0.5萬(wàn)件。主要失效形成：早期脆斷---裂紋源發(fā)生在型腔應(yīng)力集中底角;熱疲勞裂紋產(chǎn)生在激冷激熱最劇烈的型腔凸臺(tái)邊緣部位。其次為型腔軟塌、塑性變形及磨損等早期失效。試驗(yàn)表明，選用4Cr2NiMoV鋼新型熱作模具電渣鋼經(jīng)改鍛后進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化熱處理，其使用壽命4~5萬(wàn)件，提高9~10倍，有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

　　4Cr2NiMo電渣鋼的鍛造。電渣鋼具有純潔度高，雜質(zhì)少，化學(xué)成分與組織均勻，晶粒細(xì)等向性能與鍛造性能好等特點(diǎn)。首先將電渣鋼錠開(kāi)坯軋制成ф80~ф100mm圓鋼，下料取鍛造比≤2~3。鍛造不僅獲得所需鍛坯形狀尺寸，更主要的是改善組織性能，尤其細(xì)化心部組織，因模具型腔正處于心部，促使材料縱向力學(xué)性能與橫向性能基本一致。采用輕----重----輕鍛造法。坯料低溫入爐，二級(jí)預(yù)熱，一級(jí)預(yù)熱550~650℃，保溫1.5~2.0h,二級(jí)預(yù)熱溫度850~900℃，保溫2min/mm，預(yù)熱保溫后逐漸向高溫區(qū)遞進(jìn)，緩慢升溫與至1120~1150℃，保溫1.0~1.5min/mm.鍛坯加熱過(guò)程應(yīng)均勻、充分透燒、勤翻動(dòng)、勤掉頭，嚴(yán)防出現(xiàn)表熟里生、里熟表生、陰陽(yáng)面、兩頭黑中間白等夾生加熱缺陷。始鍛溫度1070~1100℃，輕錘慢打，小鍛造比，少變形量，鐓粗、拔長(zhǎng)、鍛六萬(wàn)、滾圓為主，避免重?fù)?、連擊，防因組織過(guò)熱而鍛裂。中間溫度1000~1070℃是鍛造最佳時(shí)機(jī)，鍛坯塑性好，不易過(guò)熱，應(yīng)加大鍛造比，加大變形量，可重?fù)簟⑦B擊，盡量鍛透，改善內(nèi)部組織。接近終鍛溫度900~1000℃，因溫度低，塑性差，鍛造變形拉力大，應(yīng)輕錘慢打，小鍛造比，少變形量，防鍛裂。經(jīng)四鐓四拔雙十字形變向鍛造，最后使鍛造纖維組織圍繞型腔分布，達(dá)到優(yōu)質(zhì)鍛坯技術(shù)條件。鍛坯緩冷后進(jìn)行球化退火，鍛坯在電爐加熱，低溫入爐，隨爐升溫至810~820℃，保溫3~4h,保溫后隨爐冷至≤400℃以下出爐空冷，獲得球狀珠光體組織，硬度HB160~180，既是最終淬火的理想預(yù)處理組織，又有良好冷切削加工性能。

　　1 復(fù)合強(qiáng)化處理工藝性能試驗(yàn)

　　表1 淬火溫度與晶粒度關(guān)系*

　　*一組三件試樣平均值.

　　表2　　 淬火溫度與硬度關(guān)系*

　　*一組三件硬度試樣平均值

　　表3 　4Cr4NiMoV電渣鋼力學(xué)性能*

　　*三組性能試樣平均值。960℃油淬試樣。

　　2 復(fù)合強(qiáng)化熱處理工藝

　　3 新工藝分析

　　(Ⅰ)馬氏體/下貝氏體強(qiáng)韌化處理 上述試驗(yàn)表明，選用950～960℃淬火加熱溫度能使合金碳化物和合金元素較充分溶入奧氏體中，使奧氏體充分合金化，保持9.0～9.5級(jí)較細(xì)奧氏體晶粒。淬火加熱是在經(jīng)充分脫氧的50%BaCl2+50%NaCl中性鹽浴爐中進(jìn)行。加熱保溫后油冷1～2min后轉(zhuǎn)入50%NaNO3+50%KNO3雙硝鹽浴等溫60～90min,獲得隱晶馬氏體+20%下貝氏體雙相組織，下貝氏體有較高強(qiáng)度與韌性配合。

　　(Ⅱ)多次高溫回火 熱鍛模淬火后在620～640OC×1.0～1.5h×2次高溫回火，獲得所需基體組織與性能。在高溫回火冷卻過(guò)程中析出彌散細(xì)小Cr7C3、MoC、V4C3和VC產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，發(fā)生二次硬化作用，有較高強(qiáng)韌性、耐磨性。淬火后及時(shí)回火，消除淬火應(yīng)力，防止應(yīng)力擴(kuò)展;較長(zhǎng)時(shí)間回火，提高抗斷裂韌性;多次高溫回火，促使淬火殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸;合理選擇回火溫度，得到所需組織與性能、高強(qiáng)韌性基體，基體硬度HRC39～41。

　　(Ⅲ)S-O-C-N-B 五元共滲透 五元共滲可大幅度提高模具表面滲層硬度、耐磨性、紅硬性、抗疲勞、抗粘結(jié)、抗咬合、抗腐蝕、抗擦傷和抗剝落等性能。共滲溫度580～590OC×3～4h,同時(shí)起到第三次回火作用。五元共滲在滴注式氣體密封井式爐中進(jìn)生，爐壓控制在13.42～14.40PaH2O柱。共滲劑配方：100mlHCONH2+1400mlH2O+500g(NH2)CO+15gH3BO3+108(NH2)CS。共滲溫度下，各滲劑主要化學(xué)反應(yīng)式：

　　4HCONH2→4[N]+2[C]+4H2+2CO;

　　(NH2)CO→CO+2H2+2[N]，

　　2CO→CO2+[C];

　　2H3BO3→B2O3+3H2O，

　　B2O3→3[C]+2[B]+3[O];

　　(NH2)CS→2[N]+[S]+[C]+2H2;

　　H2O→[O]+H2。

　　上式化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的活性[S]、[O]、[C]、[N]、[B]原子被金屬表面吸收并向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，形成五元共滲層組織。最表層由FeS、Fe3O4、Fe3BO4組成，厚約1～3μm,質(zhì)軟，起固體潤(rùn)滑劑作用，降低摩擦系數(shù);次表層主要由Fe3N和ε相組成，厚約4～6μm,鋃嵌著高硬度彌散C、N化合物，硬度Hv1120～1160,具有高耐磨性;再往內(nèi)為擴(kuò)散層，厚約0.45～0.55mm,分布著大量C、N、B合金化合物彌散顆粒和N化合物等彌散強(qiáng)化相和含C、N馬氏體硬化層，硬度較高Hv950～1100，耐磨性好，磨損抗力強(qiáng)?；衔飳?、擴(kuò)散層與基體結(jié)合牢固，抗剝落性強(qiáng)，表硬內(nèi)剛，賦予尖咀鉗熱模高壽命。推廣應(yīng)用新型4Cr2NiMoV電渣鋼復(fù)合強(qiáng)化處理新技術(shù)，有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。