汽车半轴锻造模具热处理工艺的改进方案

汽车半轴的毛坯锻造过程中很重要的是法兰盘的成形。我厂的汽车半轴是在摆碾机上热挤压终锻而成，模具的材质选用3Cr2W8V。该模具的受力情况：既承受压缩应力和弯曲应力，脱模时也承受一定的拉应力，由于模具与炽热的毛坯接触，需要水冷，因而承受冷热应力引起的热疲劳和热冲刷。在这种恶劣的使用条件下，模具经常出现热疲劳(龟裂)裂纹而报废，使用寿命很低。

为提高3Cr2W8V摆碾成形模具的使用寿命，就要使模具的高温强度和冲击韧度有一个最佳的匹配。为此，经过实践探索，我们采用充分预热、高温加热时间缩短、分级淬火和三次回火的工艺方案，使模具的使用寿命提高了2～3倍。

1.工艺改进

在原工艺(见图1)条件下，由于淬火温度低，大量的合金碳化物未溶解，所以淬火后硬度很低，只有20～25HRC，通过回火的二次硬化使硬度达到30HRC以上，这样的模具韧性可以，但工作后很快就出现热疲劳，热磨损严重，寿命不高。

改进工艺后(见图2)，淬火温度提高后，合金碳化物有了大量的溶解，但是在回火时形成了大量弥散分布的硬质相，导致模具的耐疲劳虽然提高了，但冲击韧度却下降了，模具在使用100多件次后裂成了3块。该方案行不通

再次改进工艺后(见图3)，在充分预热后，在高温区保温0.5h后分级淬火，再经过高温回火完成组织转变和消除应力，低温回火消除残余应力，使模具表层具有高的耐疲劳性，而心部具有良好的冲击韧度。这样处理后的模具达到了高温强度和冲击韧度最佳的匹配，使用寿命得到了提高。

2.改进效果

在应用了最终改进的工艺方案后，摆碾机的热挤压终锻模具的使用寿命提高了2～3倍(见附表)。

3.结语

通过对比三种工艺，我们分析了使用条件的影响因素，结合实际选定了满足最佳的性能匹配的工艺，使模具的使用寿命得到了提高，满足了使用要求，降低了模具成本。