R&D鋁型材擠壓機(jī)采用鋼H13鍛材。

　　引言： 利用自身的設(shè)備和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，東北特種鋼大連基地開發(fā)了一系列生產(chǎn)工藝，開發(fā)出符合北美壓鑄協(xié)會(huì)NADCA207優(yōu)質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)的鋼材。ф通過客戶評(píng)估，140-800mm鍛造棒材滿足使用要求，尤其是Ф600-800mm直徑棒半經(jīng)二分之一處的球化機(jī)構(gòu)也完全符合這一標(biāo)準(zhǔn)的要求，為技術(shù)提供了很大的提升。

　　關(guān)鍵字： H13;鋁擠壓鋼；顯微組織

　　前言

　　由于擠壓鋁時(shí)溫度在450-480℃左右，擠壓壓力在2000MPa以上，因此對(duì)所用模具材料的要求非常嚴(yán)格。特別是近年來，鋁擠壓產(chǎn)品的異形化、大型化和大型擠壓機(jī)(2.5萬噸)的生產(chǎn)對(duì)模具材料的質(zhì)量要求越來越高，規(guī)格也很大。特別是近年來，鋁擠壓產(chǎn)品的異形化、大型化和大型擠壓機(jī)(25,000噸)的生產(chǎn)對(duì)模具材料的質(zhì)量要求越來越高，規(guī)格也很大。為了控制成本，滿足一腔多模的需求，一些鋁擠壓模具廠將擴(kuò)大生產(chǎn)模具的規(guī)格，并給出了NADCA207-2003AS1-AS3、BS1-BS2的質(zhì)量水平。

　　1、中國(guó)的研發(fā)現(xiàn)狀

　　過去國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)H13棒極限規(guī)格為650mm，大型磨具均采用進(jìn)口或小型鍛棒粗鍛造，增加了產(chǎn)品成本和周期。通過近一年的技術(shù)開發(fā)和研究，東北特種鋼集團(tuán)大連基地開發(fā)了一種直徑為800毫米的高檔磨具，采用鍛造H13棒材料，通過客戶測(cè)試完全滿足使用要求。特別是600-800mm直徑棒球化機(jī)構(gòu)也完全達(dá)到了NADCA207AS1-AS3、BS1-BS2的標(biāo)準(zhǔn)，為技術(shù)提供了很大的提升。

　　2、研發(fā)工藝

　　2.1 研究與開發(fā)工藝路線 轉(zhuǎn)爐 精練 軋鋼 電渣 煅造 超細(xì)化解決 球化處理。

　　2.2 成分控制 根據(jù)各種元素對(duì)鋼材性能的影響，控制C在中限，Si、Mn在中間限制，S≤0.003%，提高縱橫性能比，P≤0.015%，Mo、Cr在中間限制，提高沖擊和抗疲勞能力，V中低限，操縱鋼的韌性和縮松水平。特別是有心將影響模具壽命的Cu原素保持在0.020%以下。

　　2.3 連鑄坯冶煉操縱 采用轉(zhuǎn)爐鋼水進(jìn)行冶煉，去除有害元素P、Cu成分，提高操縱鋼中的脫氧、脫硫，并經(jīng)真空處理，清除鋼中的N成分，降低鋼中夾雜物的水平。實(shí)現(xiàn)軋鋼登臺(tái)溫度、軋鋼拉速、二涼水、電磁攪拌、輕壓工藝的最佳配合，減少連鑄坯的縮松。

　　2.4 電渣 闡述了不同規(guī)格的連鑄坯質(zhì)量，選用小規(guī)格連鑄坯作為電級(jí)胚料，降低了電級(jí)胚料的收縮松度，操縱了適當(dāng)?shù)奶畛浔壤?、渣系統(tǒng)、渣量和融化速率。東特大連的電渣采用恒溶速，一個(gè)電級(jí)胚料對(duì)一個(gè)電渣錠沒有交換電級(jí)問題。因此，電渣錠質(zhì)量穩(wěn)定，機(jī)構(gòu)松動(dòng)細(xì)微，為后期加熱擴(kuò)散控制奠定了基礎(chǔ)。

　　2.5 煅造

　　2.5.1 發(fā)展高溫傳播技術(shù) 在電渣過程中，鋼錠的選擇結(jié)晶結(jié)果導(dǎo)致鋼材存在帶狀和一次滲碳體，容易引起應(yīng)力，導(dǎo)致模具初期開裂。采用高溫傳播技術(shù)，可使?jié)B碳體溶解并熔化到周圍基材中，減輕帶狀收縮。材料介紹[1]，H13鋼經(jīng)高溫均勻化，其沖擊功能比未擴(kuò)散試件高一倍左右。在生產(chǎn)過程中，大家經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)研究，明確了鋼種的高溫?cái)U(kuò)散工藝，取得了顯著成績(jī)。

　　2.5.2 探索鍛造方法 開展了鍛造方法的研究，如拉伸、一次拉伸、多向拉拔試驗(yàn)和不同壓力下的變形率配合試驗(yàn)，最終確定了拉伸。 結(jié)合變形率的生產(chǎn)工藝。鋼在高溫下蔓延 采用鑄造工藝進(jìn)行拉伸滲透變形，可以保證最終機(jī)構(gòu)的均勻性。特別是450mm-800mm以上的直徑棒材，由于采用東特大連特有的80MN壓力機(jī)，在大壓下進(jìn)行拉拔，變形充分，對(duì)組織粉碎非常合理。

　　2.6 超級(jí)優(yōu)化和球化處理 根據(jù)鋼種的特點(diǎn)，在優(yōu)化處理過程中，通過融合圖進(jìn)行控制，既可以清除網(wǎng)狀，優(yōu)化機(jī)構(gòu)，又可以避免裂紋。經(jīng)仔細(xì)計(jì)算，明確適宜的加熱溫度，使?jié)B碳體部分融化，如此享受部分不溶性滲碳體，有利于球化處理[2]。其次，嚴(yán)格控制制冷階段，使內(nèi)部溫度盡早返回外部，保持內(nèi)部溫度快速下降。通過各種類型的生產(chǎn)研發(fā)，取得了良好的“機(jī)構(gòu)優(yōu)化效果”。關(guān)于球化處理，有材料介紹[2]，當(dāng)最初的機(jī)構(gòu)是奧氏體或貝氏體時(shí)，這樣更有利于球形滲碳體的建立。對(duì)大型600-800mm的棒料生產(chǎn)，確認(rèn)了一套特殊的超優(yōu)化和球化工藝，保證了球化質(zhì)量。

　　3、研發(fā)結(jié)論

　　3.1 成分 鋼鐵化學(xué)成分見表1。值得注意的是，東北特種鋼材采用轉(zhuǎn)爐鋼水煉鐵，所以鋼材中的N、Cu成分都很低，Cu成分至少達(dá)到0.09%，最大0.12%，平均0.10%，從而降低了模具鋼的室溫延性；而且使用轉(zhuǎn)爐鋼水煉鐵可以保證低氮含量在80-130ppm之間，氧含量≤15ppm，顯著降度鋼中的B類和D類夾雜物。就成分而言，鋼的P、S級(jí)都達(dá)到了中國(guó)的先近水平，但是和瑞典8407還是有一定區(qū)別的。

　　3.2 冶金質(zhì)量水平

　　低組織、夾雜物水平見表2，可見鋼的低組織均勻，夾雜物水平基本在0-0.5級(jí)左右。觀察成品半經(jīng)兩分之一淬火機(jī)構(gòu)，結(jié)果如圖1所示。對(duì)于500X顯微組織來說，800毫米材料的整體珠光體球化效果已經(jīng)達(dá)到了NADCA207-2003熱作模具鋼淬火組織的合格標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。珠光體滲碳體顆粒與瑞典8407非常均勻。由于機(jī)構(gòu)遺傳的影響，中國(guó)其他制造商的高質(zhì)量H13部分地區(qū)的粒狀珠光體呈區(qū)域針狀。因此，大連基地生產(chǎn)的800mm孔徑棒料機(jī)構(gòu)已完全達(dá)到海外300mm直徑棒料機(jī)構(gòu)的先進(jìn)水平，這是東特大連的一大特色。

　　3.3 鋼的橫向特性 根據(jù)鋼的半經(jīng)二分之一切割棒料7毫米?！?0毫米無空缺試件(每次取3個(gè)樣品)進(jìn)行橫向沖擊檢測(cè)，在防御介質(zhì)中調(diào)節(jié)質(zhì)量，使試件強(qiáng)度達(dá)到45?！涝赪E-100拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行了2HRC的室溫沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著棒材直徑的擴(kuò)大，沖擊功降低，以下棒料沖擊功在300mm以下超過250-300J，但大型棒料沖擊值持續(xù)下降，孔徑620mm時(shí)，沖擊值為147J，也高于中國(guó)其他優(yōu)質(zhì)鋼。

　　3.4 批量生產(chǎn)和用戶反饋 大連基地生產(chǎn)了數(shù)百個(gè)批號(hào)，規(guī)格以300-800mm孔徑為主，產(chǎn)量超過2000噸，采用高純度、低縮松的冶金質(zhì)量控制、高溫傳播關(guān)鍵技術(shù)、鍛后機(jī)構(gòu)優(yōu)化處理和球化工藝控制。目前已交付用戶，根據(jù)用戶反饋，鋼材完全可以滿足使用要求。

　　4、討論和未來改進(jìn)的方向

　　據(jù)表1所知，目前大連生產(chǎn)的H13鋁擠壓棒成分操作得當(dāng)[3]，殘?jiān)康?，S、P都能達(dá)到中國(guó)優(yōu)質(zhì)鋼的水平，接近瑞典8407的水平，Cu、N原素目前在國(guó)內(nèi)也處于領(lǐng)先地位。從表2可以看出，鋼中低倍質(zhì)量?jī)?yōu)良，夾雜物含量與瑞典8407基本相同，這些都為高質(zhì)量的磨具提供了基本的保證。