决定模具使用寿命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。北京20-40Cr合金结构钢模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。北京20-40Cr合金结构钢为了改善模具钢的耐磨性,就要既保持模具钢具有高的硬度,又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具,要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜,保持润滑作用,减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损,又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。
北京20-40Cr合金结构钢咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。北京20-40Cr合金结构钢试验时通常在干摩擦条件下,把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料(如奥氏体钢)进行恒速对偶摩擦运动,以一定的速度逐渐增大载荷,此时,转矩也相应增大,该载荷称为“咬合临界载荷”,临界载荷愈高,标志着咬合抗力愈强。
北京20-40Cr合金结构钢锻造余热正火(退火)是锻件成形后,当温度高于Ar3(对亚共析钢)时,进入正火炉、冷却箱或退火炉内进行正火或控制冷却,得到正火组织。北京20-40Cr合金结构钢由于锻造加热温度高,采用此方法处理后锻件的晶粒较粗,一般用于预备热处理,不适用对于晶粒度有较高要求的锻件。同时,处理后得到的组织为珠光体+铁素体平衡组织,粗晶粒在后续热处理中不存在组织遗传,晶粒可重新细化。
北京20-40Cr合金结构钢锻件淬火冷却时,由于不同部位存在温度差异及组织转变的不同所引起的应力称为淬火内应力。当淬火应力超过钢的屈服强度时,锻件将产生变形;当淬火应力超过钢的抗拉强度时,锻件将产生裂纹而成为废品。北京20-40Cr合金结构钢为了防止锻件的变形和开裂的产生,可采用不同的淬火方法 (如分级淬火或等温淬火等)和工艺合理的设计措施(如结构对称、斜面均匀、避免尖角等),尽量减少淬火应力,并在淬火后及时进行回火处理。
⑴北京20-40Cr合金结构钢适当控制锻件进炉前的温度。当零件温度较高时需要对锻件进行吹风冷却,使零件温度降低到所需要的正火温度,同时热处理炉功率需要有一定的富余,开始生产前和少量锻件温度低时进行加热。⑵北京20-40Cr合金结构钢确定合理保温时间。保温时间过长会会导致晶粒粗大,保温时间过短会导致组织转变不充分。可根据锻件材料、形状和尺寸通过试验确定。
锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,采用合理的锻造工艺和工艺参数,可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能:(1)北京20-40Cr合金结构钢打碎柱状晶,改善宏观偏析,把铸态组织变为锻态组织,并在合适的温度和应力条件下,焊合内部空隙,提高材料的致密度;(2) 北京20-40Cr合金结构钢铸锭经过锻造形成纤维组织,进一步通过轧制、挤压、模锻,使锻件得到合理的纤维方向分布;(3) 控制晶粒的大小和均匀度;(4) 改善第二相(例如莱氏体刚中的合金碳化物)的分布;(5) 使组织得到形变强化或形变-相变强化等。