內(nèi)冷鐵在4Cr5MoSiV鋼液態(tài)模鍛中的應(yīng)用

葉四友，范宏訓(xùn)，王 潛

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北十堰 442000）

內(nèi)冷鐵在4Cr5MoSiV鋼液態(tài)模鍛中的應(yīng)用

葉四友，范宏訓(xùn)，王 潛

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北十堰 442000）

本文介紹了內(nèi)冷鐵在4Cr5MoSiV鋼液態(tài)模鍛中的應(yīng)用。為減少產(chǎn)品內(nèi)部熱節(jié)處出現(xiàn)縮孔和解決產(chǎn)品模膛沿凸模轉(zhuǎn)角和底平面出現(xiàn)的裂紋，在凹模中安放內(nèi)冷鐵。結(jié)果表明采用內(nèi)冷鐵可有效防止產(chǎn)品熱節(jié)處出現(xiàn)縮孔，并能減少鑄件內(nèi)部裂紋。

4Cr5MoSiV鋼；液態(tài)模鍛；內(nèi)冷鐵；裂紋

1 引言

目前熱鍛模的制造工藝是鍛造鋼坯再進(jìn)行機(jī)加工或電火花加工，某鍛造廠每年耗費(fèi)鍛模成本近千萬，而且制造周期長，切削加工量大，大量廢鍛模不能重新回收利用。為了節(jié)約成本，縮短鍛模的制造周期，使用液態(tài)模鍛方法生產(chǎn)熱鍛模。鍛模型槽采用與鍛模尺寸相適應(yīng)的凸式壓頭成形，型槽不需要加工，鍛模制件在金屬型內(nèi)冷卻并在壓力下變形和結(jié)晶凝固，可獲得力學(xué)性能較好的制件。但試驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，通過對試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn)，10%的產(chǎn)品熱節(jié)處出現(xiàn)縮孔和型槽轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)剪切裂紋。基于冷鐵可以減少和防止此類缺陷的產(chǎn)生[1－3],在后期試驗(yàn)中設(shè)置了內(nèi)冷鐵,目的是防止產(chǎn)生縮孔和裂紋的產(chǎn)生。

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)產(chǎn)品及工藝流程

試驗(yàn)產(chǎn)品為某汽車公司轎車從動齒輪鍛模（圖1）。經(jīng)過多次試驗(yàn)，鍛模液鍛工藝流程基本成熟,工藝流程見圖2。工藝參數(shù)為，澆注溫度1500℃左右，加壓時間為 3～5s，比壓為 90MPa。保壓 25～30s后卸壓，隨之自動脫模并頂出。液鍛件被取出后立即埋入干砂中緩冷或直接送進(jìn)退火爐中進(jìn)行余熱退火，以防在空冷中淬火而出現(xiàn)表面裂紋。

2.2 內(nèi)冷鐵的設(shè)置

試驗(yàn)用內(nèi)冷鐵加工成?78mm，厚度10mm。材質(zhì)選Q235－A。底面以?3mm焊芯焊成三角支架用于支撐。安放在上表面離凹模底面相距32mm的中心處，合模后離凸模底面10～13mm（熱節(jié)處偏上）。安放前用砂紙去盡氧化皮。澆注前放好靠模具，本體預(yù)熱。內(nèi)冷鐵形狀與尺寸如圖3所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 產(chǎn)品尺寸及性能

試驗(yàn)產(chǎn)品的尺寸見表1。從表中可看出產(chǎn)品尺寸符合要求。從產(chǎn)品上取樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，常溫下試驗(yàn)產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度都在1409MPa以上，沖擊韌性都在63J/cm2以上，接近鍛造水平。

表1 產(chǎn)品與圖紙要求尺寸

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品解剖后發(fā)現(xiàn)冷鐵與產(chǎn)品熔結(jié)很好，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部和轉(zhuǎn)角出現(xiàn)裂紋，且截面內(nèi)沒有縮孔缺陷，解剖圖如圖4所示。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)的冷鐵直徑與制件型槽下表面直徑相當(dāng)（?78mm），安放后處于凹模模腔中部，原因是此處為熱節(jié)，冷鐵可增加熱節(jié)處的冷卻凝固速度。整個凝固過程見圖5。由于壓力的作用，冷鐵熔接中心部位向下凸起。熱節(jié)處未發(fā)現(xiàn)縮孔，補(bǔ)縮良好?？拷鼓A角部位和凸模底平面下部，與前期試驗(yàn)相比消除了剪切裂紋。

4 結(jié)論

在4Cr5MoSiV鋼液態(tài)模鍛中采用內(nèi)冷鐵對防止產(chǎn)品熱節(jié)處出現(xiàn)縮孔,減少制件內(nèi)部裂紋十分有效。

[1]凌云飛，胡昌軍.內(nèi)冷鐵在厚大鑄鋼件上的應(yīng)用[J].中國鑄造裝備與技術(shù).2010（2）.

[2]張久祜，厚大斷面床身鑄件內(nèi)冷鐵的應(yīng)用[J]，中國鑄造裝備與技術(shù).2010（5）.

[3]葉四友.4Cr5MoSiV鋼質(zhì)液鍛鍛模質(zhì)量分析與研究[D].武漢科技大學(xué),2002.

Study on the Inner Cold Iron In 4Cr5MoSiV Steel Made by Squeeze Casting

YE Siyou,Fan Hongxun,He Wangqian
（Hubei Automotive Industries Institute，Shiyan，Hubei 442000）

The role of in 4Cr5MoSiV Steel made by squeeze casting in this paper，In order to reduce Shrinkage hole and Crackle In the product，The inner cold iron was put in the Concave die.The results show that the inner cold iron can reduce shrinkage loose and cracks.

4Cr5MoSiV steel；squeeze casting；inner cold iron；cracks

TG245;

B；

1006－9658（2012）02－0023-2

2012－01－20

稿件編號：1202－021

葉四友（1974－），女，講師，主要從事金屬材料加工工藝及材料性能的研究