環(huán)模是飼料機(jī)飼料加工的重要零件，4Cr13鋼是國產(chǎn)高級環(huán)模優(yōu)選用鋼。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，不少環(huán)模工作小于100h出現(xiàn)開裂而報(bào)廢，遠(yuǎn)低于環(huán)模正常服役壽命（大于600h)，嚴(yán)重影響農(nóng)機(jī)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

檢驗(yàn)從鍛坯來料和加熱工藝開始，發(fā)現(xiàn)鍛坯加熱中因溫度不均，使工件過熱造成晶粒粗大，鍛坯均質(zhì)性差。這種缺陷在隨后的熱處理工藝中難以去除，成為造成環(huán)模開裂的原因之一。飼料機(jī)環(huán)模高為200mm，直徑為,350-1000mm。鍛件主要缺陷是拔長鍛比不足，鐓粗鍛較大，因而鍛環(huán)內(nèi)的缺陷未充分鍛合。

由于工件大，冷卻速度緩慢，易使組織不均勻，使工件縱向力學(xué)性能差，環(huán)模大多數(shù)破壞是縱向開裂引起的；同時(shí)，對于大尺寸環(huán)模鍛件，終鍛時(shí)表面溫度即使為750-850℃，心部溫度仍高于1000℃，由于工件冷卻速度很緩慢，易產(chǎn)生奧氏體再結(jié)晶，鍛造中細(xì)化晶粒發(fā)生異常長大出現(xiàn)混晶現(xiàn)象，或形成沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物缺陷均較大降低了4Cr13鋼的斷裂抗力。金相分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)模鍛件中出現(xiàn)鏈狀?yuàn)A雜物和帶狀偏析及未鍛合疏松缺陷。這些缺陷、混晶及網(wǎng)狀碳化物使工件斷裂強(qiáng)度嚴(yán)重下降，成為4Cr13鋼環(huán)模早期開裂失效的主要原因。

4Cr13鋼環(huán)模原熱處理工藝是860℃退火加上1030-1050℃淬火再加上250℃兩次回火或一次回火。生產(chǎn)實(shí)踐表明，上述工藝不能去除鍛造缺陷，如帶狀偏析、鏈狀?yuàn)A雜物、網(wǎng)狀碳化物、晶粒粗大混晶及未鍛合疏松等。

生產(chǎn)試驗(yàn)中采用高頻淬火爐對其重新退火加熱工藝，使4Cr13鋼環(huán)模合金元素重新溶入奧氏體進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散，然后快冷至650℃進(jìn)行轉(zhuǎn)變，可有效改善和去除上述鍛件組織缺陷-止產(chǎn)中采用固溶處理加雙細(xì)化工藝取代原退火工藝，消除了環(huán)模鍛件缺陷，細(xì)化晶粒度達(dá)8級，取得了良好效果。原回火工藝為250℃x2h兩次回火，或一次回火，保溫時(shí)間為4-6h，發(fā)現(xiàn)回火不足，工件仍有殘留應(yīng)力造成環(huán)模開裂。改進(jìn)回火工藝為：第一次回火為250℃x4h，第二次回火為200℃x6h或回火時(shí)間更長些。采用新回火工藝后，環(huán)模殘留應(yīng)力有效消除，工件使用壽命顯著提高。

采用改進(jìn)環(huán)模熱處理工藝后，改善和去除了鍛件組織缺陷，組織細(xì)化均勻，性能改善，未發(fā)現(xiàn)工件裂紋斷裂現(xiàn)象，滿足了技術(shù)要求，工件壽命明顯提高，生產(chǎn)運(yùn)行良好。