鑄造熱鍛模具鋼在農機制造中的應用

呂瑩

摘 要：隨著農業現代化的進一步發展，對農機制造水平的要求也不斷提高，為了增強農機制造的質量效益和經濟效益，選擇適宜的鑄造工藝成為行業普遍關注的問題。文章主要論述了鑄造熱鍛模具鋼在農機制造中的應用效果，以期能夠為相關的實踐提供理論參考。

關鍵詞：農機制造；熱鍛模具鋼鑄造；應用研究

中圖分類號：TG142 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）23-0068-01

傳統農機制造技術的應用依然很普遍，但是隨著農業機械化水平不斷提高，以往的鑄造技術已經不能滿足時代發展的需求，為了在經濟條件允許的范圍內，制造出性價比更高、使用性能更強的農業機械，鑄造熱鍛模具鋼應運而生。

1 鑄造熱鍛模具鋼的特征

在農機制造中，和傳統的鍛造模具鋼比較而言，鑄造熱鍛模具鋼的強度更高，紅硬性更好，并且缺口的敏感度非常低，在使用的過程中抗熱疲勞性能佳，盡管比起鍛造模具鋼的韌性稍差，但是優勢比較突出，穩定性和可靠性毋庸置疑。

鑄造熱鍛模具鋼的力學性能可以滿足使用的需求。通常在室溫狀態下，鑄造熱鍛模具鋼與常規鍛造模具鋼在抗拉強度和屈服強度方面幾乎等同。鑄造熱鍛模具鋼的伸長率要小于鍛鋼，并且在斷面收縮率方面也優于鍛鋼。鑄造熱鍛模具鋼也存在有顯著的屈服現象，這就表明其具有韌性，且硬度可以滿足實際的需求，沖擊韌性值也符合工況的要求。

鑄造熱鍛模具鋼紅硬性也可以達到預期的標準。在高溫狀態下，紅硬性是有效判斷工件具體性能的關鍵指標。鑄造熱鍛模具鋼最顯著的優勢是在540 ℃的高溫回火之后，在硬度方面要優于鍛造鋼件。這通常是因為鑄造熱鍛模具鋼處在凝固的時候，其中結晶里存有的空隙具有元素的偏析性，這有利于顯著增強抗回火的性能。

鑄造熱鍛模具鋼缺口敏感性比較高。在實際應用過程中，鑄造模具鋼在疲勞負荷下缺口敏感性程度要小于鍛造模具鋼的敏感性，并且鑄造熱鍛模具鋼還具有較強的抗熱疲勞性能，形成細小裂紋之后的擴展速度，要慢于同一類型的鍛造模具鋼。

鑄造模具鋼還具有很強的抗熱疲勞性能。排除機械因素例如磨損、打壞的情況之外，鑄造熱鍛模具鋼大多是因為出現熱疲勞裂紋、麻點、熔接等問題而報廢的。事實證明，熱疲勞性能中也包含所有相似的缺陷，這也是導致模具出現報廢的關鍵所在。所以在應用過程中，要想方設法增強模具鋼的熱疲勞抗力，這也是延長模具鋼使用期限的關鍵步驟。

鑄造熱鍛模具鋼熱穩定性較強，使用效益比較高。新型鑄造熱鍛模具鋼和5CrMnMo鋼都處于650 ℃溫度中，隨著時間的變化，硬度也隨之變化，研究可知5CrMnMo鋼在650 ℃時硬度要顯著小于新型鑄造熱鍛模具鋼的硬度，當保溫時間不斷延長后，5CrMnMo鋼硬度下降速度非常快，而鑄造熱鍛模具鋼的硬度卻可以在一段時間內保持在穩定的狀態。

2 鑄造熱鍛模具鋼在農機制造中的應用

2.1 鍛鋼制造工藝

通常使用鑄造熱鍛模具鋼工藝的應用包括兩種，一種是制成半軸法蘭盤鍛模具，另一種是制成護刃器鍛模具。

第一種制成規格為（051-1）12·38·201的半軸法蘭盤鍛模具，上模是69 kg，下模為73 kg，使用的生產設備是3 t的錘鍛模。根據制造的效果可知，使用傳統的5CrMnMo鍛造模塊制造成的模具，平均每一套能夠鍛造法蘭盤的數量為2 500～3 000件，并且在生產過程中由于模腔出現嚴重的龜裂從而影響使用的效果，甚至作廢。但是應用鑄造熱鍛模具鋼制作出來的模具，一共可以鍛造出同一規格的法蘭盤5 800件，相當于傳統鍛造方式的兩倍，也不會出現嚴重的龜裂，實踐中導致失效的原因是出現了一個3 mm的鑄造缺口，由此可見應用的效率是顯著的。

第二種應用是制造出1 000系列聯合收割機的雙聯護刃器模具，規格為上模重75 kg，下模的重量為69 kg，主要使用的生產機械設備是630 t的摩擦壓力機。實踐使用的效果顯示，使用傳統的5CrMnMo鍛造模塊制作而成的模具鍛造護刃器的上模平均數量是1 000～1 500件，下模平均數量是2 000～2 500件，隨后由于模腔工作表面出現龜裂的問題而失效，同時模具的磨損程度也比較嚴重。采用新型的鑄造熱鍛模具鋼制作而成的同一類型的器件，上模平均鑄造的數量是2 000～2 500件，下模平均鑄造的數量是3 000～3 500件，可見都要超出傳統的加工工藝，并且報廢的原因不是龜裂所致。

2.2 工藝不足與改進

在農機制造中使用鑄造熱鍛模具鋼還存在很多的不足之處需要進一步改進，主要體現在以下幾個方面：

①精密鑄造水平還未達到標準，尤其體現在尺寸和表面光滑度上，這與鑄造過程有關，由于鑄造中涉及的環節較多，導致頻頻出現氣孔，有時還會導致砂眼等鑄造缺陷，從而影響了器件的力學性能。同時精鑄熱鍛模具本身的制造過程還不夠嚴格，很多步驟未能實現高水準制造，出現的問題較多，包括熱處理、機械加工磨削導致的斷裂等，大大影響了精鑄模具的質量。另外，鑄造熱鍛模具鋼的處理工藝還有待于進一步提高，例如熱處理方式不當容易導致斷裂，包括回火不充分以及內應力過大等因素。

②鑄鋼的合金化效果不夠理想。最初采用的精鑄熱鍛模具鋼很大一部分使用的是原鍛造模具鋼的化學物質，常見的有5CrNiMo、5CrMnMo等，但是多半的鍛造模具鋼是低、中碳的中合金鋼，所以在應用過程中流動性比較差，容易出現縮孔或者縮松傾向大的問題，同時鑄態與鍛態金屬性能之間有著顯著的差異，合金化水平與特征存在顯著的區別，使用原鍛造模具鋼的化學物質來進行精鑄熱鍛模具鋼的生產，反而不能達到預期的鑄造效果，因此精鑄熱鍛模具鋼在往合金化方向發展的過程中，需要發揮精鑄熱鍛模具鋼本身具有的優點，包括抗熱疲勞性強、熱穩定性佳、耐磨性好等，從而有效防止由于低塑性導致的顯微開裂問題。

③鑄造熱鍛模具鋼的韌性還需要進一步增強。沖擊韌性的高低也是衡量韌性指標的重要方面，然而由于鑄造金屬自身不具備較強的韌性，所以導致其沖擊韌性比其他鍛造金屬要小一些，這是精鑄模具質量和穩定性差的一個原因，也是導致早期脆性斷裂的一個關鍵因素。根據熱鍛模具在應用中的具體工況判斷，大多數失效是由于熱鍛模不能承受大能量的沖擊，在這種情況下，倘若顯著增強了精鑄熱鍛模具鋼的韌性，就會導致其他性能水平的明顯下降，還會提高早期斷裂的幾率，因此，精鑄熱鍛模具鋼依靠增強沖擊韌性來提高合金化水平，不符合其應用特征，也起不到增強效益的作用，故要具體情況具體分析，制定合理的策略，才能不斷提高制造水平。

3 結 語

綜上所述，鑄造熱鍛模具鋼在現代化農機制造中發揮著重要的作用，不僅可以最大限度地提高農機制造的質量，同時還可以有效提高生產的效率，精準度也非常高，得到行業內的廣泛青睞，在未來的發展中，只有根據需求，不斷更新生產工藝，增加技術含量，才能推動農機制造的高水平發展。

參考文獻：

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