熱作模具鋼熱處理工藝看懂這五點即可入門
1、熱作模具鋼不耐用的原因有哪些?
答:熱作模具包括熱鍛模、壓鑄模和熱擠壓模,由于工作期間承受高溫金屬而被加熱,所以需要在高溫下,仍然保持較高的強度和耐磨性。
在通常的熱處理技術標準中,往往只是寫明硬度要求,而沒有明確提出其他性能指標,其他性能指標只是隱含在熱作模具的前提中,這些指標在實際生產(chǎn)過程中的實現(xiàn),需要對工藝過程進行控制。
在熱處理過程中由于加熱溫度和保溫時間不充分,模具鋼中的合金元素沒有充分奧氏體,淬火回火組織就會出現(xiàn)回火不足現(xiàn)象,抗高溫強度就不夠,紅硬性差,使用中模具龜裂、早期開裂,變形等缺陷。
目前外加工協(xié)作的熱處理以硬度為標準來熱處理熱作模具的現(xiàn)象十分普遍。必須通過控制生產(chǎn)過程,使工件保溫充分,熱處理工藝以滿足紅硬性為標準,不能僅僅認為達到硬度要求就是合格模具。
2、熱模具服役期間要做那些熱處理?
答:熱作模具鋼模具在服役期間做維護處理的工藝用:
1)壓鑄模具在使用一段時間以后,在補充軟氮化;
2)壓鑄模在使用一段后要進行低于回火溫度的去應力處理;
3)鍛模在使用一段時間進行去應力處理。
3、合金模具鋼加熱速度需要控制嗎?
答:在熱處理淬火加熱過程升溫速度是一個十分重要的參數(shù),通常應該采用緩慢的加熱方式,升溫速度小于120℃/h,比較理想,可以減少工件在加熱過程中變形,對淬火開裂也起到一定的預防作用。
在現(xiàn)實生產(chǎn)中采用分段升溫的方法來達到控制升溫速度,實現(xiàn)緩慢加熱的效果。分段原則是在加熱相變Ac1之前預熱段和相變Ac1之后的預熱段。在<550℃低溫階段是鋼的彈性階段,大于這個溫度以后是塑性階段,在加熱相變Ac1之前預熱段是保證工件在Ac1相變是均勻一致,減少相變引起體積變化,碳鋼的預熱通常在450~550℃,高合金鋼可以再550~650℃、820~850℃兩個階段預熱。預熱系數(shù)根據(jù)加熱爐型和裝爐量確定,無論何種狀態(tài),預熱時間必須比最終奧氏體化時間長。
對于鹽浴爐加熱的工件必須預熱,對于箱式電阻爐加熱的工件控制升溫速度,高于150℃/h升溫速度是不合理的。
4、模具鋼采用調(diào)質預處理的主要作用是什么?
答:模具毛坯的調(diào)質處理的目的是,為了獲得硬度為18O~320HB的細球化體或超細晶粒碳化物。目前,國內(nèi)已推出不少新鋼種,并不斷提高現(xiàn)有鋼種的冶金質量來滿足工模具的需要。同樣在熱處理方法上作了不少改進,除最終熱處理不斷采用新設備(真空熱處理)、新工藝、新技術外,還對傳統(tǒng)的預先熱處理作了很大的變動,并引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛關注。如冷作、熱作模具原普遍采用的球化退火或等溫球化退火,現(xiàn)有些已改用調(diào)質或超細化處理。合理的調(diào)質工藝,可獲得良好的原始組織,以改善淬火工藝性能并提高淬火后的強韌性。
1)調(diào)質處理的主要作用
⑴獲得分布均勻、顆粒細小、形狀圓整的碳化物。
⑵可有效地克服粗大珠光體、二次碳化物網(wǎng)或輕微帶狀偏析,以及大截面模塊心部的鑄態(tài)組織。
⑶可充分消除加工后的殘余應力,減少淬火變形。
⑷可作為預硬化處理。
2)調(diào)質處理的典型用途
⑴改進表面加工質量
如碳工鋼或低合金工具鋼退火后硬度過低,加工后表面光潔度太差,可補充調(diào)質成硬度為183~229HB的細球化體組織,能顯著改善表面加工質量。對40Cr、45等中碳鋼,調(diào)質到260~300HB時,精加工后能獲得高的光潔度。
⑵防止淬火開裂
用于冷態(tài)輾軋、校直的成型軋輥,大多采用9Cr2或Cr2鋼制作,一般采用噴水淬火或用氫氧化鈉水溶液浸淬,由于形狀復雜,易于淬裂,例如在精加工前,調(diào)質為硬度197~229HB的細球化體既能保證良好的淬透性,又可以有效地降低淬裂傾內(nèi)。
⑶保證淬硬性
φ30mmCr2鋼軋輥,鹽浴加熱淬火后的硬度與毛坯的預處理工藝有關。退火毛坯的淬火硬度為65~66.5HRC,平均66HRC;調(diào)質(毛坯850℃淬油,660~680回火,229HB)的淬火硬度為66~67HRC,平均66.8HRC,且硬度高而均勻,未發(fā)生淬裂。
⑷用于預硬化模塊的強化處理
鋁合金壓鑄模采用滲氮表面強化時,均應采用調(diào)質工藝進行預強化處理。塑料模具、沖壓有色金屬薄板或箔料的凹模,也可采用調(diào)質預強化。調(diào)質后再進行精加工。
5、常用模具鋼調(diào)質預處理工藝規(guī)范是什么?
答:常用模具鋼調(diào)質預處理典型工藝規(guī)范如下表:
鋼 號 | 箱式爐淬火加熱 | 淬火 介質 | 回火溫度(℃) | 回火時間(h) | 硬度(HB) | ||
加熱溫度(℃) | 加熱系(min/mm) | ||||||
T0A—T12A | 780~880 | 0.8~1.0 | 鹽水 →油 | 640~680 | 1~2 | 183~207 | |
Cr2 | 840~860 |
1.0~1.2 | 油 | 660~680 | 2~3 | 197~217 | |
9SiC r | 880~900 | 油 | 680~700 | 2~3 | 197~229 | ||
CrWMn | 840~860 | 油 | 660~680 | 2~3 | 207~229 | ||
MnCrW V | 840~860 | 油 | 660~680 | 2~ | 207~229 | ||
4Cr5MoSiVl (H13) | 1020±10℃ | 電阻爐時取值
0.5~0.6 | 鹽浴爐時取值
0.3~0.4 | 油 | 660~700 | 3~4 | 269~298 |
1160 | 油 | 720 | 雙重熱處理 | ||||
1100 | 油 | 770 | 3~4 | 207~235 | |||
Cr12 | 870~900 | 油 | 720~750 | 3~4 | 257~269 | ||
Cr12MoV | 1020~1050 | 油 | 720~750 | 3~4 | 257~269 | ||
3Cr2W 8V | 1050~1080 | 650~680 | 2~3 | 257~269 | |||
① 采用電阻爐加熱時,工件應該涂保護涂料或通入保護氣(氮氣+甲醇); ② 加熱時間中有預熱的工藝,采用下限值,沒有預熱的采用上限值; ③ 鹽浴爐加熱時加熱溫度比箱式爐電阻爐低10~20℃ ④ 鹽浴爐加熱時的加熱系數(shù)取箱式爐電阻爐加熱系數(shù)的1/2。 |