一种夹心层锻模及锻模夹心层堆焊的制备方法

摘要

本发明公开一种夹心层锻模及锻模夹心层堆焊的制备方法，所述夹心层锻模在铸钢基体和双金属梯度堆焊材料层之间，堆焊一层比两者塑性更好屈服强度更低的夹心层软质焊接材料；所述锻模夹心层堆焊的制备方法，包括如下步骤：把铸钢作为锻模基体，在基体层上先焊接夹心层软材料；在已焊夹心层材料的基体上再堆焊过渡层材料，将夹心层材料全部焊接包裹覆盖，形成堆焊过渡层；最后焊接高温耐磨层材料；焊接完成后回火去应力，再进行机械加工获得模具；本发明夹心层锻模使用寿命长、具有较高铸钢基体承压能力；本发明方法从根本上解决锻模寿命低及模具制造成本高的关键瓶颈问题，能够支撑高温和高压下的各类材料的模锻成形，给锻模制造提供全新制造方法。

说明书

技术领域

本发明属于模具技术领域，具体涉及一种夹心层锻模及锻模夹心层堆焊的制备方法。

背景技术

随着国家重型装备制造业的发展，大飞机、船舶制造等装备制造业需要迅速提升能力。世界上最大的大型模锻液压机（8万吨压机）应运而生，其使用的锻模已广泛应用于航空、航天、核电、石化等领域的大型模锻件生产制造中，如大飞机机身框架、起落架、发动机涡轮盘等，这些锻件的锻件材料主要包括铝合金、高温合金、钛合金等，均需要采用锻模来成形。然而，难变形材料（高温合金、钛合金等）大型锻件的成形温度高，在锻造成形过程中因锻件与模具接触时间长，模具承受压力高，型腔表层温升快，温度迅速升高至700℃以上，导致模具工作区域强度、硬度迅速降低，造成模具变形很大、磨损很严重，模具寿命极低，模锻1-2件后模具变形高达10mm以上，模具严重失效不能再使用等问题。

目前，只有采用H13钢等材料来制备大型模锻液压机锻模，才能满足大型锻模液压机的生产需要；然而，尽管采用锻造H13钢模块来制造锻模时寿命有所延长，但H13钢价格昂贵，锻坯材料和锻后热处理费用较普通工艺方法提高近1倍，锻模制造成本相当高。因此，制造成本高、模具寿命极低已成为制约大型难变形材料模锻生产的关键瓶颈，也成为大型模锻液压机能否用得起的关键瓶颈。寻找一种能够显著提高锻模的使用寿命，同时可降低模具制造成本的锻模制备方法，已成为本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种使用寿命较长、承压能力较高的夹心层锻模。

本发明的另一个目的是提供一种锻模夹心层堆焊的制备方法，该方法能较好地延长锻模的寿命、缩短新产品开发周期，同时又能降低模具制造成本，从根本上解决了大型难变形材料模锻用模具寿命极低、以及模具制造成本昂贵的关键瓶颈问题。

   实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种夹心层锻模，包括铸钢基体A、过渡层C和高温耐磨层D；在铸钢基体A和过渡层C之间堆焊一层夹心层B；所述夹心层B较所述铸钢基体A和过渡层C两者塑性更好，屈服强度更低； 

   其中，夹心层B的塑性范围为：δ延伸率≥14.7%，ψ收缩率≥31.2%；屈服强度范围为：σs屈服强度≥550MPa。

   优选地，夹心层B的δ延伸率为14.7%~20%，ψ收缩率为31.2%~36%，σs屈服强度为550~570 MPA。

   一种锻模夹心层堆焊的制备方法，包括如下步骤：

  1）采用铸钢作为模具基体材料浇注出待焊模具基体；其中，型腔部位预留堆焊余量；所预留堆焊余量厚度视具体的模具种类和型号而定，一般可预留40~90 mm。

  2）在步骤1）浇注好的待焊模具基体上，沿预留堆焊处的形状，堆焊塑性好且屈服强度低的夹心层软质焊材，焊至模具型腔轮廓线下14~16 mm；所述塑性好且屈服强度低是指其力学性能指标能达到以下标准：σ_s屈服强度≥550MPa，σ_b抗拉强度≥760MPa，δ延伸率≥14.7%，ψ收缩率≥31.2%，硬度30～35HRC；这样，当制得的模具受高压峰值应力后，夹心层在过渡层与铸钢基体之间起着软垫作用，首先产生弹性变形甚至微量塑性变形，将高压峰值应力迅速扩散减弱，有效保护铸钢基体的安全，不会因铸钢基体承受的峰值应力值过高，而导致铸钢基体破裂。

  3）在步骤2）焊好夹心层的模具基体上，沿预留堆焊处余量形状以及夹心层的形状，堆焊强度和硬度较高的过渡层焊材材料，将夹心层材料全部覆盖包住，并继续焊至模具型腔轮廓线下8~11 mm；所述强度和硬度较高是指其力学性能指标能达到以下标准：σ_s屈服强度≥790MPa，σ_b抗拉强度≥1100MPa，δ延伸率≥11.7%，ψ收缩率≥28.9%，硬度45～50HRC；这样，过渡层既能与夹心层结合良好，又能与模具上部区域的铸钢基体有效连接，还能与随后的高温耐磨层结合良好。由于夹心层材料的加入，过渡层与铸钢基体之间的应力扩散变得更加均匀，在型腔下方应力集中区域可以有效地保护铸钢基体的安全，并防止过渡层材料在承受横向拉应力时出现裂纹源。

  4）在步骤3）焊好过渡层的模具基体上，堆焊高温耐磨层焊材材料，覆盖模具主要耐磨工作区域或全部耐磨区域，焊至型腔轮廓线上4~6 mm；所述高温耐磨层焊材材料的力学性能指标能达到以下标准：σ_s屈服强度≥1000MPa，σ_b抗拉强度≥1400MPa，δ延伸率≥9.6%，ψ收缩率≥26.5%，硬度50～55HRC；该层强硬度比过渡层和夹心层均高，延伸率、收缩率、冲击韧性和高温性能良好，为耐磨与抗热疲劳性能层，在锻模模具工作中起主要作用。通过上述三层堆焊层材料的协同配伍结合作用，由于夹心层材料在承受高压时具有一定的退让性，可以使高温耐磨层和过渡层的使用寿命得到延长。

  5）将三次堆焊完毕后的模具重复进行两次回火后缓冷工艺，然后将第二次缓冷后的模具放置在空气中，进行空冷至室温；其中，回火温度为530~570℃，缓冷温度至160~180℃；这是因为模具在焊接热影响区会产生马氏体、奥氏体等不稳定组织，同时存在较大内应力；并且如果模具冷却速度过快，很容易产生淬硬组织，导致裂纹等缺陷；回火缓冷处理得到稳定的回火马氏体，可以提高组织稳定性，使模具在使用过程中不再发生组织转变，从而使其几何尺寸和性能保持稳定；同时消除内应力，以便改善模具的使用性能并稳定其几何尺寸；也提高其延性或韧性，调整模具的力学性能以满足使用要求；为了防止第一类回火脆性的产生，采用了高温回火，即回火温度控制在530℃~570℃；为了防止第二类回火脆性的产生，采用了二次回火缓冷工艺；第二次缓冷后，将模具放置空气中进行空冷至室温；这是因为缓冷至180℃以下后，组织及性能基本稳定，可在空气中冷却至室温。

  6）对步骤5）空冷后的模具进行机械加工，使模具各部分尺寸到位，制得上述夹心层锻模。锻模堆焊后的部位，具有较高的硬度，一般的机械加工无法保证尺寸。堆焊后的型腔表面很不平整，可先用平面磨床或数控加工的盘刀加工出平面，钳工按图纸要求划线，先用电脉冲机床加工成形，再用数控铣削进行小余量的切削，或直接用砂轮打磨，使模具的各部分尺寸到位。

    作为优化，所述步骤1）中，需对浇注出的待焊模具进行在920℃淬火并在650℃回火的处理，并油冷至室温。这样，可消除残余铸态组织，又可使组织不致过热，避免得到退火组织，使其综合机械性能满足产品要求。

在上述技术的步骤2）、3）和4）中，作为优化，在堆焊之前，需对待焊模具进行表面清洁处理，三次堆焊完成后去除堆焊层表面的氧化皮及焊渣。其中所述表面清洁处理指清除沙、氧化皮、油污、铁锈、毛刺以及铸造缺陷。具体地说可用碳弧气刨去除缩孔，龟裂等铸造缺陷，再用风砂轮枪清除沙、氧化皮、油污、铁锈、毛刺等，清洁模具表面。

作为优化，在所述步骤2）、3）和4）中，在堆焊过程中间断性地敲击模具令其振动，振动频率为20～40次/分钟；这样可达到使熔敷金属延伸，防止氢脆，细化强化部位晶粒，圆滑棱角，减少应力集中，提高尺寸精度稳定性，消除堆焊表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制裂纹出现的目的，使堆焊金属疲劳寿命提高；其中细化晶粒不仅可以提高材料的强度，还可以改善其塑性和韧性；使得双层金属堆焊强化过程产生的应力得到较好的释放，令各堆焊层强硬性、韧性结合的更好。

作为进一步优化，在所述步骤2）和3）中，夹心层材料根据最大应力分布状态仅覆盖基体层的部分弧度（40~60%），而不是随形焊接完全覆盖基体预留区域；这是因为夹心层材料屈服强度很低，理想状态甚至为半固态材料，主要作用是将最大应力进行扩散，进而使用过渡层材料将夹心层完全包住，夹心层在过渡层与铸钢基体之间起着软垫作用，首先产生弹性变形甚至微量塑性变形，将高压峰值应力迅速扩散减弱，有效保护铸钢基体的安全。

作为进一步优化，在上述技术的所述步骤2）、3）和4）中，堆焊时需通CO₂和Ar的混合气体进行保护，所述气体的体积比例为：Ar80%～90%，CO₂10%～20%；采取通入CO₂和Ar的混合气体，可保护熔池和熔滴，将它们与空气隔绝，防止焊缝产生气孔等缺陷；电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小；且由于采用了富氩混和气方式，焊接过程中的飞溅也明显减少，提高焊接质量。

在上述步骤2）、3）和4）中，作为再一步优化，焊接时焊丝送丝速度为5～8M/min，焊接电流360～440A，焊接电压35～36V；上述参数范围的选取是因为，当焊接电压太低时，有粘连母材的倾向；电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大；焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均随之增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加；随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，但焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在5～8M/min；合适的焊接参数，可稳定熔池，防止飞溅，控制稀释率等，提高得到的堆焊层性能。

在所述步骤2）、3）和4）中，作为再一步的优化，堆焊前模具需预热至450～500℃，堆焊过程中模具温度需保持在300℃以上；这样，模具在堆焊时能保持一定温度，使熔敷金属与母材之间降低温度差的影响，避免从热影响区带来的种种缺陷；而如果焊接处不进行预热，由于焊接热的激热剧冷，其结果会使高碳铸钢母材生成马氏体，焊接处淬硬，组织性能和机械性能变坏，甚至产生裂缝等致命的事故。

传统锻造行业目前主要以5CrNiMo、5CrMnMo、H13等作为模具钢，这些钢种具有一定的淬透性、高温强度和冲击韧性，但在高温高压状态下寿命很低且普遍价格较高，很难应用于难变形材料模锻用锻模。若采用申请人原有发明“一种基于铸钢基体的双金属层堆焊制备锻模的方法（ZL200910104604X）”来制备难变形材料（高温合金、钛合金）锻造用锻模，又面临模锻成形温度更高，锻件与模具由于保压而接触时间更长，变形抗力更大等问题，难以保证较高的寿命。因此，申请人提出了一种锻模夹心层制造新方法，即是基于申请人原有发明“一种基于铸钢基体的双金属层堆焊制备锻模的方法（ZL200910104604X）”基础上，再在铸钢基体与过渡层之间堆焊一层封闭的塑性比两者更好的软材料——夹心层焊材，在高压下允许夹心层发生较大弹性变形甚至微小塑性变形，将模具型腔下面的集中峰值应力迅速扩散衰减，并以近似均匀分布应力传递到铸钢基体层上，从而使铸钢基体所受的最大应力减低，铸钢基体在承压时更加安全，避免峰值应力直接导致铸钢基体产生裂纹，进而造成模具断裂失效。由于夹心层材料的加入，过渡层与铸钢基体之间的应力扩散变得更加均匀，在型腔下方应力集中区域可以有效地保护铸钢基体的安全，并防止过渡层材料在承受横向拉应力出现裂纹源。另外，由于夹心层材料在承受高压时具有一定的退让性，可以使高温耐磨层和过渡层的使用寿命得到延长；该方法能够支撑高温条件下更高压力和更高温度下的难变形材料的模锻成形。

   大型难变形材料模锻用锻模夹心层制造新方法进行制备，使铸钢基体低成本材料得以利用，且可实现资源的节约和材料的循环使用，符合国家和社会的可持续发展的要求；同时因为是浇注模具，生产时间也相应缩短，节省了时间成本；本发明夹心层的提出大大减少了堆焊用焊材和焊接工作量，软垫的功能又提高了铸钢基体的承压安全性，同时也提高了模具的使用安全性；当模具失效后采用再修复时，因为过渡层和高温耐磨层材料相当好，可直接堆焊耐磨层材料，连接强度好，修复成本低；不仅如此，本发明采用夹心层堆焊制造技术，对锻模表面进行强韧化处理，使工作区域达到甚至超过普通模具钢5CrNiMo、5CrMnMo或H13的性能，实现了降低成本、节能降耗和提高模具寿命的目的。

   本发明推广后必将激励行业内其它类型的模具领域建立一批具有巨大市场前景的高新技术，连锁推动该领域的可持续发展，成为节能减耗、循环健康发展的示范工程。

   相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

   1、本发明夹心层锻模使用寿命提高50%以上，通过堆焊各梯度功能层，协同发挥各梯度层所起的不同功效，综合改善了铸钢锻模的性能，提高其工作区域强度和韧性；通过夹心层锻模中间堆焊一层软质夹心层焊接材料，当模具承受高压应力时，夹心层在过渡层与铸钢基体之间起着软垫作用，使铸钢基体层上的应力分布更加均匀，将高压峰值应力迅速扩散减弱，使铸钢基体承受的峰值应力值得以降低，避免峰值应力直接导致铸钢基体产生裂纹，造成模具断裂失效，从而提高了铸钢基体的承压安全性、提高夹心层模具的承压能力和整体安全性能。

   2、本发明夹心层材料的加入，使过渡层与铸钢基体之间的应力扩散变得更加均匀，在型腔下方应力集中区域可以有效地保护铸钢基体的安全，并防止过渡层材料在承受横向拉应力时出现裂纹源。另外，由于夹心层材料在承受高压时具有一定的退让性，可以使高温耐磨层和过渡层的使用寿命得到延长。

   3、本发明夹心层的提出大大减少了堆焊用焊材和焊接工作量，节省了原料和工作量；且本发明方法制得的锻模，模具失效后采用再修复时，因为过渡层和高温耐磨层材料相当好，可直接堆焊耐磨层材料，连接强度好，修复成本低；在锻模设计制造与再制造、关键部位修复、材料制备、资源循环利用以及绿色循环制造等领域具有广阔的应用价值和发展前景。

   4、本发明方法可应用于大型难变形材料锻模的制备，能够显著延长锻模的寿命、提高铸钢基体锻模承压能力，制得的夹心层锻模模具的寿命提高50%以上；从根本上解决适用于大型模锻液压机的大型难变形材料模锻用模具寿命极低、以及模具制造成本昂贵的关键瓶颈问题，给锻模制造提供了革命性的创新方法，该方法能够支撑高温和高压下的各类材料的模锻成形，对模具行业具有无法估量的意义。

   5、采用本发明夹心层堆焊制造技术，对锻模表面进行强韧化处理，使得铸钢基体模具的承压能力大为提高，工作区域达到甚至超过普通模具钢5CrNiMo、5CrMnMo或H13的性能，可以用于大型模锻液压机锻模的制备，而不再需要使用价格昂贵的H13等来制备大型模锻液压机锻模，总体节约了20%以上的成本，降低了模具制造成本、降低锻件分摊制造成本，更具有经济型，缩短新产品的开发周期。

   6、本发明使铸钢基体低成本材料得以利用，且可实现资源的节约和材料的循环使用，符合国家和社会的可持续发展的要求；采用较廉价的铸钢作为模具基体材料，整个待强化模具直接浇注成待焊形状，与原来新制模具相比，节省锻造工序和机械加工时间，成本降低，基体材料利用率高，新制模具开发周期缩短，节省了时间成本。

附图说明

图1是具体实施方式中所例举的夹心层锻模的结构示意图；

图2为具体实施方式中用于说明各堆焊层情况的模具截面结构示意图；

图2中A为待焊模具基体；B为夹心层；C为过渡层；D为高温耐磨层；E为型腔轮廓线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料如无特殊说明，即为普通市售。

下面采取具体如图1所示的夹心层锻模模具的制备过程，来对本发明做进一步详细说明，因本发明对现有技术作出创造性贡献的地方在于本发明方法的各步骤，而不是在于锻模形状和种类的选择，故本具体实施方式中只列举了一种具体结构的锻模对本方法进行详细说明，但是本发明方法中的各步骤对于不同形状和种类的锻模，均应视为是适合的。

    本具体实施方式中需制备的夹心层锻模为普通锻模的下模，形状如图1所示，包括铸钢基体A、过渡层C和高温耐磨层D；在铸钢基体A和过渡层C之间堆焊一层夹心层B；所述夹心层B较所述铸钢基体A和过渡层C两者塑性更好，屈服强度更低； 

    其中，夹心层B的塑性为：δ延伸率14.7%，ψ收缩率31.2%；屈服强度为：σs屈服强度550MPa。

    上述夹心层锻模的夹心层堆焊制备方法包括以下步骤：

a、采用铸钢作为模具基体材料浇注出待焊模具基体A，其中，型腔部位预留堆焊余量厚度40 mm；所采用的铸钢选用高碳铬锰钢G35CrNiMo进行浇注，采用普通浇注工艺，模具型腔部位呈半圆弧形状，预留加工余量；浇注出的锻模模具在920℃淬火并在650℃回火处理后，油冷至室温，以提高其力学性能。

b、在待焊模具基体上A沿预先设计形状在预留堆焊余量处先一次堆焊塑性好且屈服强度低的夹心层软质焊材B，夹心层厚度和焊接长度由应力分布状态决定，覆盖基体层弧度的40%；在夹心层应力扩散作用下，峰值应力应该降低到铸钢基体安全使用范围内，焊至模具型腔轮廓线下15 mm左右；其中，所述塑性好且屈服强度低是指其力学性能指标能达到以下标准：σ_s(屈服强度)≥550MPa，σ_b(抗拉强度)≥760MPa，δ(延伸率)≥14.7%，ψ(收缩率)≥31.2%，硬度35～36HRC。具体实施时，可选择与铸钢基体成分相近，或者经过相同热处理后在塑性等方面性能相差不多的低氢型堆焊焊丝，如CD126等。这样，夹心层能与基体结合良好，提高了铸钢基体的可焊接特性和强度，有效连接基体层与过渡层和高温耐磨层，降低焊材成本。

c、在已焊夹心层材料的基体上，沿预留堆焊余量处形状及夹心层形状，二次堆焊强度和硬度较高的过渡层C，将夹心层材料全部包住，并继续焊至模具型腔轮廓线下10 mm左右；其中所述强度和硬度较高是指其力学性能指标能达到以下标准：σ_s(屈服强度)≥790MPa，σ_b(抗拉强度)≥1100MPa，δ(延伸率)≥11.7%，ψ(收缩率)≥28.9%，硬度45～50HRC。由于夹心层材料的加入，过渡层与铸钢基体之间的应力扩散变得更加均匀，在型腔下方应力集中区域可以有效的保护铸钢基体的安全并防止过渡层材料在承受横向拉应力出现裂纹源。具体实施时，可选择与铸钢基体和夹心层成分相近，或者经过相同热处理后在强硬度和韧性等方面性能相差不多的低氢型堆焊焊丝，如CD650。这样，过渡层能与夹心层和基体结合良好，有效连接基体层、夹心层与高温耐磨层，降低焊材成本。

d、在过渡层上三次堆焊高温耐磨层D，焊至型腔轮廓线上5 mm左右；通常，三次堆焊强化层的厚度为40 mm左右，覆盖模具工作部位；其中轮廓线上5 mm左右为预留机械加工余量；其强化层D的力学性能指标为：σ_s(屈服强度)≥1000MPa，σ_b(抗拉强度)≥1400MPa，δ(延伸率)≥9.6%，ψ(收缩率)≥26.5%，硬度50～55HRC；通过三层堆焊层材料的有机配伍结合，由于夹心层材料在承受高压时具有一定的退让性，可以使高温耐磨层和过渡层的使用寿命得到延长。具体实施时，可选择强硬度高、韧性较好的低氢型堆焊焊丝，如CDCo等；可使该层强硬度均比C高，延伸率、收缩率、冲击韧性和高温性能良好，作为耐磨与抗热疲劳性能层，在锻模模具工作中起主要作用。

e、将三次堆焊完毕后的模具重复进行两次回火后缓冷工艺，其中回火温度为550℃，缓冷温度至180℃。第二次缓冷后，将模具放置空气中进行空冷至室温。

f、对空冷后的模具进行机械加工，使模具各部分尺寸到位，制得如图1所示夹心层锻模。锻模堆焊后的部位，具有较高的硬度，一般的机械加工无法保证尺寸。堆焊后的型腔表面很不平整，可先用平面磨床或数控加工的盘刀加工出平面，钳工按图纸要求划线，先用电脉冲机床加工成形，再用数控铣削进行小余量的切削，或直接用砂轮打磨，使模具的各部分尺寸到位。

在具体实施时，在上述步骤b的堆焊之前，需对待焊模具进行堆焊强化前处理，包括：1）模具表面清洁处理，清除沙、氧化皮、油污、铁锈、毛刺以及铸造缺陷；

2）整体预热模具至450℃；

3）保温材料包覆模具，将待堆焊的模具型腔暴露出来；过程温度≥300℃。

在步骤b、c和步骤d的堆焊过程中，需：

1）采用自动CO₂、Ar混合气体（保护气体体积比例：Ar80%，CO₂20%）保护堆焊工艺，使用米勒焊丝机在模具待强化面上沿型腔进行夹心层B一次堆焊，焊接送丝速度为7M/min，焊接电流400A，焊接电压36V。该层焊至型腔轮廓线下15 mm左右。

2）采用自动CO₂、Ar混合气体（保护气体比例：Ar80%，CO₂20%）保护金属堆焊工艺，使用米勒焊丝机在模具待强化面上沿型腔进行过渡层C二次堆焊，焊接送丝速度为7M/min，焊接电流400A，焊接电压36V。该层焊至型腔轮廓线下10 mm左右。

3）强化过程分多层进行。堆焊上一层合金材料后，去除堆焊层表面的氧化皮及焊渣。

4）三次堆焊：在表面清理后的焊接层上接着堆焊特殊合金材料D（高温耐磨层）。焊接送丝速度为7M/min，焊接电流400A，焊接电压36V。该层厚度15 mm左右。

5）最后去除堆焊层表面的氧化皮及焊渣。

整个焊接过程中，若模具温度低于300℃，必须重新装炉预热；焊制过程中，边焊边用榔头用力敲击。其中，各堆焊层结构如图2所示，图中，A为铸钢模具基体，B为堆焊夹心层，C为堆焊过渡层，D为堆焊强化层，E为模具实际型腔轮廓线。

上述步骤e是用于完成焊后热处理，具体实施时包括：

1)第一次去应力回火：堆焊完毕立刻进行回炉升温，装炉温度≤450℃，升温时间0.4 h，加热温度550℃±20℃，保温时间按照模块的最大几何尺寸每50毫米保温1小时计算，保温时间应确保模具预热热透。

2)第一次缓冷：第一次去应力回火后，将模体放置在保温沙坑中；保温沙坑由颗粒平均直径1 mm的普通河沙组成，保温沙坑温度维持在180℃；用沙子将模体埋没完全，保温时间≥12h，之后将模具取出沙坑；过程中的温度监测由红外线测温仪完成。

3)第二次去应力回火：将模体从保温沙坑中取出进入第二次去应力回火，工艺规范如第一次去应力回火。

4)第二次缓冷：模具完成第二次去应力回火后，将模体放置在保温沙坑中开始第二次缓冷，工艺规范如第一次缓冷。

5)空冷：模具完成第二次缓冷后温度180℃，从保温沙坑中取出后放置在空气中进行空冷至室温。此时模体内大部分残余奥氏体转变为马氏体，并使马氏体消除了内应力，此时，堆焊部位硬度要高于模体硬度。

经上述步骤e后得到的模具最终再经步骤f进行机械加工，最终制得如图1所述形状的夹心层完整锻模成品。其成品模具型腔表面硬度平均为50~55HRC，无裂纹、夹杂等缺陷。夹心层能与基体结合良好，起到降低铸钢基体承受的最大应力作用。过渡层C能与夹心层和基体结合良好，力学性能指标与铸钢基体调质处理后相比稍好一些，起到过渡连接作用，同时强化基体模具。强化层D强硬度比过渡层C提高很多，延伸率、收缩率、冲击韧性和高温性能良好，起到改善模具型腔强硬性、韧性的目的。通过各梯度功能层的协同配伍作用，综合改善G35CrNiMo模具，提高其工作区域强度、韧性等性能，可以代替经整体锻造生产的锻模模具。

在本锻模实际实验中，夹心层锻模模具寿命可提高50%以上，显著延长了锻模的寿命；且减少了换模次数，减少了停机时间，缩短了新产品开发周期；同时也减轻了工人的劳动强度，使设备利用率大大提高。

因为本发明对于现有技术作出创造性贡献的地方最主要的是在于方法步骤的本身，故在具体实施方式中，很多数据或数值是公布的优化值，并没有就每一个具体的数值范围均举出不同的数值进行说明。应该视作只要这些数值属于本发明说明书中所述数值范围，就能够实施本发明并实现发明目的，仅仅只是实施效果可能相对较差些。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。