模具的热处理及表面强化技术.docx

上传人:b****7 文档编号:16286573 上传时间:2023-07-12 格式:DOCX 页数:49 大小:146.04KB
下载 相关 举报
模具的热处理及表面强化技术.docx_第1页
第1页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第2页
第2页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第3页
第3页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第4页
第4页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第5页
第5页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第6页
第6页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第7页
第7页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第8页
第8页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第9页
第9页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第10页
第10页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第11页
第11页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第12页
第12页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第13页
第13页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第14页
第14页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第15页
第15页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第16页
第16页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第17页
第17页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第18页
第18页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第19页
第19页 / 共49页
模具的热处理及表面强化技术.docx_第20页
第20页 / 共49页
亲,该文档总共49页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
下载资源
资源描述

模具的热处理及表面强化技术.docx

《模具的热处理及表面强化技术.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模具的热处理及表面强化技术.docx(49页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。

模具的热处理及表面强化技术.docx

模具的热处理及表面强化技术

第9章模具的热处理及表面强化技术

  模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一,直接关系到模具的制造精度、力学性能(如强度等)、使用寿命以及制造成本,是保证模具质量和使用寿命的重要环节。

模具在实际生产使用中表明,在模具的全部失效中,由于热处理不当所引起的失效居于首位。

在模具设计制造过程中,若能正确选用钢材,选择合理的热处理及表面强化技术工艺,对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命都将起到重大的作用。

当前模具热处理技术发展较快的领域是真空热处理技术和模具的表面强化技术。

9.1模具的热处理

9.1.l模具钢的热处理

  模具钢的热处理工艺是指模具钢在加热、冷却过程中,根据组织转变规律制定的具体热处理加热、保温和冷却的工艺参数。

根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同,热处理工艺可分为常规热处理、表面热处理(表面淬火和化学热处理等)等。

  根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用,热处理又可分为预备热处理和最终热处理。

模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。

由于真空热处理技术具有防止加热氧化、不脱碳、真空除气、变形小及硬度均匀等特点,近年来得到广泛的推广应用。

1.退火工艺

  退火一般是指将模具钢加热到临界温度以上,保温一定时间,然后使其缓冷至室温,获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。

其组织为铁素体基体上分布着碳化物。

目的是消除钢中的应力,降低模具材料的硬度,使材料成分均匀,改善组织,为后续工序(机加工、冷加工成形、最终热处理等)做准备。

  退火工艺根据加热温度不同可分为:

  1)完全退火将模具钢加热到临界温度Ac3以上20~30℃,保温足够的时间,使其组织完全奥氏体化,然后缓慢冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。

其目的是为了降低硬度、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷、改善切削加工性能和冷塑性变形性能,为后续热处理或冷加工做准备。

  2)不完全退火将钢加热到Ac1~Ac3(亚共析钢)或Ac1~Accm(过共析钢)之间,保温一定时间后缓慢冷却,以获得接近于平衡组织的热处理工艺。

不完全退火用于过共析钢和合金钢制作的模具。

3)等温退火将钢加热到临界温度以上,保温足够的时间,使其组织完全奥氏体化,然后在低于Ac1温度以下的适当温度进行保温,使奥氏体在此温度下进行等温转变,完成组织转变,然后从炉中取出空冷。

等温退火的特点是可以缩短退火时间,最适合用于合金工具钢、高合金工具钢模具,有利于获得更为均匀的组织和性能。

  (4)球化退火是使钢中的碳化物球化,获得球状珠光体的一种热处理工艺,它实际上是不完全退火的一种。

球化退火主要应用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是为了降低硬度、改善切削加工性能,以及获得均匀的组织,改善热处理工艺性能,为以后的淬火作组织准备。

图9.1.1为三种常用的球化退火工艺。

  

图9.1.1常用球化退火工艺图9.1.2正火工艺

1-一次球化退火;2-等温球化退火;3-多次球化退火

2.正火工艺

  正火工艺是将钢加热到Ac3(对于亚共析钢)或Accm(对于过共析钢)以上适当的温度,保温一定时间,使之完全奥氏体化,然后在空气中冷却,得到珠光体类型组织的热处理工艺。

  正火与完全退火相比,两者的加热温度基本相同,但正火的冷却速度较快,转变温度较低。

冷却方式通常是将工件从炉中取出,放在空气中自然冷却,对于大件也可采用鼓风或喷雾等方法冷却。

因此,对于亚共析钢来说,相同钢正火后组织中析出的铁素体数量较少,珠光体数量较多,且珠光体的片间距较小,对于过共析钢来说,正火可以抑制先共析网状渗碳体的析出。

钢的强度、硬度和韧性也比较高。

正火工艺规范如图9.1.2所示。

3.淬火与回火

  淬火和回火是模具钢或模具零件强化的主要手段。

  将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度,保温一定时间,然后以大于临界淬火速度的速度进行冷却,使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。

回火是淬火工艺的后续工序,是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度(根据回火后的组织和性能要求而定),充分保温后,以适当的速度进行冷却的热处理工艺。

淬火工艺的关键是要控制加热速度、淬火温度、保温时间以及冷却速度。

(1)淬火温度的确定

淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则,以便淬火后获得细小的马氏体组织。

淬火加热温度主要根据钢的临界点来确定。

表9.1.1为常用模具钢的相变点及淬火加热温度。

另外,淬火温度还应考虑模具的形状尺寸、原始组织等因素。

表9.1.1常用模具钢的相变点及淬火加热温度

牌号

Ac1或Ac3/℃

淬火温度/℃

牌号

Ac1或Ac3/℃

淬火温度/℃

45

T8A~Tl2A

40cr

60Si2Mn

GCr5      

780

730

780

820

745

820~850

770~800

830~860

840~870

820~860

9SiCr

Crl2MoV

3Cr2W8V

W6Mo5Cr4V2

Wl8Cr4v

770

810

810

810

820

860~880

1000~1050

1050~1100

1190~1230

1260~1290

(2)淬火时间的确定

淬火加热时间通常将工件升温和保温所需的时间计算在一起,而统称为加热时间。

影响加热时间的因素很多,如加热介质、钢的成分、炉温、工件的形状及尺寸、装炉方式及装炉量等。

淬火加热时间参见有关热处理手册。

(3)淬火介质

为了使钢获得马氏体组织,淬火时冷却速度必须大于临界冷却速度。

但是。

冷却速度过大又会使工件内应力增加。

产生变形或开裂。

  工件淬火冷却时要使其得到合理的淬火冷却速度,必须选择适当的淬火介质。

淬火介质种类很多,常用的淬火介质有水、NaCl(5%~10%)水溶液、NaOH(10%一50%)水溶液以及各种矿物油等。

模具淬火可以在水、油或空气中进行。

(4)回火

回火是紧接淬火的一道热处理工艺,大多数淬火模具钢都要进行回火。

目的是稳定组织,减小或消除淬火应力,提高钢的塑性和韧性,获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合,以满足不同模具的性能要求。

  决定模具回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度。

回火可分为低温、中温和高温回火。

  1)低温回火钢大部分是淬火高碳钢和淬火高合金钢。

经低温回火后得到回火马氏体,具有很高的强度、硬度和耐磨性,同时显著降低了钢的淬火应力和脆性。

冷冲压、冷镦、冷挤压模具,需要相当高的硬度和耐磨性,常采用低温回火。

  2)中温回火中温回火后模具的内应力基本消除,具有高的弹性极限、较高的强度和硬度、良好的塑性和韧性。

中温回火主要用于热锻模具。

  3)高温回火压铸模和橡胶模要求较高的强度和韧性,常采用高温回火,回火时间一般不少于1h。

4.真空热处理

  在热处理时,被处理模具零件表面发生氧化、脱碳和增碳等效应,都会给模具使用寿命带来严重的影响。

为了防止氧化、脱碳和增碳。

利用真空作为理想的加热介质,制成真空热处理炉。

零件在真空炉中加热后,将中性气体通入炉内的冷却室,在炉内利用气体进行淬火的为气冷真空处理炉,利用油进行淬火的为油冷真空处理炉。

近年来,真空热处理技术在我国发展较为迅速。

它特别适合用于模具的热处理工艺。

模具钢经过真空热处理后具有良好的表面状态,其表面不氧化、不脱碳,淬火变形小。

而与大气下的淬火工艺相比,真空淬火后,模具表面硬度比较均匀,而且还略高一点。

真空加热时,模具钢表面呈活性状态,不脱碳,不产生阻碍冷却的氧化膜。

真空淬火后,钢的断裂韧度有所提高,模具寿命比常规工艺提高40%~400%,甚至更高。

模具真空淬火技术在我国已得到较广泛的应用。

(1)真空热处理的特点

  1)因为在真空中加热和冷却,氧的分压很低,零件表面氧化作用得到抑制,从而可得到光亮的处理表面。

2)在大气中熔炼的金属和合金,由于吸气而使韧性下降,强度降低,在真空热处理时,可使吸收的气体释放,从而增加了强度和韧性,提高了模具的使用寿命。

3)真空热处理淬火变形小。

如W6Mo5Cr4V2钢凸模真空热处理后,在氮气中冷却,变形实测结果表明,只要留0.08mm磨削余量即可。

冷作模具钢制成的凹模,变形量为盐浴淬火变形量的1/3~1/5。

4)由于在密封条件下处理,有无公害和保护环境等优点。

5)真空中的传热只是发热体的辐射,并非以对流、传导来传热、因此零件背面部分的加热有时会不均匀。

(2)真空热处理设备

真空热处理技术的关键是采用合适的设备(真空退火炉、真空淬火炉、真空回火炉)。

真空加热最早采用真空辐射加热,后来逐步发展为真空辐射加热、负压载气加热、低温阶段正压对流加热等。

  1)真空退火炉真空退火炉的真空度为10-2~10-3Pa,温度的升降应能自动控制。

热处理工艺与非真空炉退火工艺基本相同。

  2)真空淬火炉真空淬火分为油淬和气淬。

油淬时,零件表面出现白亮层,其组织为大量的残余奥氏体,不能用560℃左右的一般回火加以消除,需要更高的温度(700~800℃)才能消除。

气淬的零件表面质量好,变形小,不需清洗,炉子结构也较简单。

对于高合金或高速钢模具零件,应选用高压气淬炉。

  3)真空回火炉对于热处理后不再进行机械加工的模具工作面,淬火后尽可能采用真空回火,特别是真空淬火的工件(模具),它可以提高与表面质量相关的力学性能,如疲劳性能、表面光亮度、耐腐蚀性等。

(3)真空热处理工艺

真空热处理工艺也是真空热处理技术的关键。

  1)清洗通常来用真空脱脂的方法。

  2)真空度真空度是主要的工艺参数。

在高温高真空下,模具钢中的合金元素容易蒸发,影响模具表面质量和性能。

 3)加热温度真空热处理的加热温度为1000~1100℃时,需要在大约800℃进行预热。

加热温度为1200℃时,简单、小型模具可在850℃进行一次预热,大型、复杂模具可采用两次预热。

第一次在500~600℃;第二次在850℃左右。

  4)保温时间真空中的加热速度比盐浴处理的加热速度慢,主要是由于传热方式以辐射为主。

一般加热时间是盐浴炉加热时间的6倍左右,是空气炉加热时间的2倍左右。

另外,恒温时间也应长于盐浴炉加热。

  5)冷却真空冷却分油淬和气淬。

油淬应使用特制的真空淬火油,气淬又分为负压气淬和高压气淬等。

负压气淬由于负压气体冷却能力低,只能对小件实施淬火;高压气淬则可对大件实施淬火,现在国际上(5~6)×105Pa的单室真空高压气冷技术已得到普遍应用。

加热的保护性气体和冷却所用气体主要是氨气、氮气、氦气、氢气。

其冷却能力从大到小的顺序依次是氢气、氦气、氮气和氨气,其冷却能力之比为2.2:

1.7:

1:

0.7。

  氮气和氦气的混合气氛比单纯氦气的冷却能力高。

60%的氮气与40%的氦气的混合气氛相当于纯净氦气的冷却能力,这样不仅降低了价格,而且还达到了高的冷却能力。

提高冷却能力的方法有冷却气体高压化、高速化,利用辐射冷却、优化工件放置方式等。

9.1.2一些常用模具钢的真空热处理工艺

牌号

预热

淬火

回火温度/℃

硬度/HRC

温度/心

真空度/Pa

温度/℃

真空度/Pa

冷却介质

9SiCr

500~600

0.1

850~870

0.1

油(40℃以上)

170~185

61~63

CrWMn

500—600

0.1

820~840

0.1

油(40℃以上)

170~185

62~63

3CrW8V

一次480~520

二次800~850

0.1

1050~1100

0.1

油或高纯氮气

560~580

600~640

42~47

39~44

Crl2MoV

一次500~550

二次800~850

0.1

980~1050

1080~1120

0.1

油或高纯氮气

180~240

500~540

58~60

60~64

W6Mo5Cr4V2

一次500~600

二次800~850

0.1

1100~1150

1150~1250

0.1

油或高纯氮气

200~300

540~600

58~62

62~66

Wl8Cr4V

一次500~600

二次800~850

0.1

1000~1100

1240~1300

0.1

油或高纯氮气

180~220

540~600

58~62

62~66

9.1.2常用冷作模具钢热处理

1.冷作模具的工作条件和对模具材料的性能要求

 冷作加工是金属在室温下进行冲压、剪断或形变加工的制造工艺,如冷冲压、冷镦锻、冷挤压和冷轧加工等。

由于各种冷作加工的工作条件不完全相同,因此对冷作模具材料的要求也不完全一致。

如在冲压过程中,被冲压的材料变形抗力很大,模具的工作部分,特别是刃口承受着强烈的摩擦和挤压,所以对冲裁、剪切、拉深、压印等模具材料的要求主要是高的硬度和耐磨性。

同时模具在工作过程中还将受到冲击力的作用,要求模具材料也应具有足够的强度和适当的韧性。

此外为便于模具制造,模具材料还要求有良好的冷热加工性能,包括退火状态下的可加工性、精加工时的可磨削性以及缎造、热处理性能等。

冷挤压时,模具整个工作表面除承受巨大的变形抗力和摩擦,在300℃左右,要求具有足够的强度和耐磨性,所以要求模具材料还应具有一定的红硬性和耐热疲劳性。

2.碳素工具钢的热处理

  要求不太高的小型简单冷作模具可以采用碳素工具钢。

应用较多的为T8A和Tl0A。

Tl0A钢热处理后硬而耐磨,但淬火变形收缩明显;T8A钢韧性较好,但耐磨性稍差。

除了碳元素以外,碳素工具钢不含有其他合金元素,因此其淬透性较差,常规淬火后硬化层仅有1.5~3mm。

碳素工具钢淬火后得到马氏体组织,使模具具有高硬度和耐磨性。

如果淬火温度过高,会使奥氏体组织晶粒粗大,并导致马氏体组织粗大,增加了淬火变形开裂的可能性,力学性能降低;但是,若淬火温度太低,奥氏体组织不能溶入足够的碳,且碳浓度不能充分均匀化,则同样会降低其力学性能。

碳素工具热处理工艺规范见有关热处理手册。

3.低合金模具钢的热处理

冷作模具常用的低合金工具钢有:

CrWMn、9Mn2V、9SiCr、GCrl5等。

此类钢是在碳素工具钢的基础上,加人了适量的Cr、W、Mo、V、Mn等合金元素。

合金元素总含量低于5%为低合金工具钢。

合金元素的加入提高了钢的淬透性以及过冷奥氏体的稳定性。

因此,可以降低淬火冷却速度,减少热应力、组织应力以及淬火变形开裂的倾向。

  1)CrWMnCrWMn钢的硬度、强度、韧性、淬透性及热处理变形倾向均优于碳素工具钢。

钢中W形成的碳化物硬度很高,耐磨性好,W还能细化晶粒。

主要用作轻载荷冲裁模、拉深模及弯曲、翻边模。

但其形成网状碳化物的倾向大,不宜制作大截面模具。

CrWMn钢一般需要进行球化退火处理,球化退火工艺规范如图9.1.3所示。

图9.1.3CrWMn钢球化退火工艺规范 图9.1.49SiCr钢球化退火工艺规范

  CrWMn钢的淬火温度一般为820~840℃,油冷,φ40~60mm尺寸的工件油冷能够淬透。

回火温度一般为170~200℃,回火后硬度可以达到60~62HRC左右。

淬火及低温回火后含有较多碳化物,具有较高的硬度和耐磨性。

但在250~350℃回火时,其韧性降低,应予避免。

  2)9Mn2V钢9Mn2V钢是不含有Cr、Ni等较贵重元素的经济性低合金模具钢。

由于含有少量的V,细化了钢的晶粒,减小了钢的过热敏感性。

该钢冷加工性能和热处理工艺良好,变形开裂倾向小。

但其淬透性、淬硬性、回火抗力、强度等性能不如CrWMn钢。

适合用于尺寸较小的冷冲模、冷压模、雕刻模、落料模等。

  主要热处理工艺如下:

  等温退火工艺:

750~780℃,保温3~5h,等温温度670~700℃,保温4~6h。

  淬火工艺:

淬火温度780~820℃,油冷,硬度61HRC以上。

  回火工艺:

回火温度150~200℃,空冷,硬度59~62HRC。

回火温度在200~300℃时

有回火脆性存在,应避免在此温度范围回火。

  3)9SiCr钢9SiCr钢在我国有悠久的使用历史。

钢中含有Cr和Si,提高了钢在贝氏体转变区的稳定性,Si还可细化碳化物,有利于提高耐磨性、回火稳定性和塑性变形能力,淬透性较好,适合进行分级淬火或等温淬火,有利于防止模具淬火变形开裂。

该钢主要用作中小型轻负荷冷作模具,如冷冲模、冷挤压模及打印模等。

  其主要热处理工艺如下:

退火工艺:

780~810℃,保温2~4h,等温温度700~720℃,保温4~6h(图9.1.4)。

  淬火工艺:

淬火温度860~880℃,油冷,硬度62~65HRC。

  回火工艺;回火温度180~200℃,空冷,硬度60~62HRC。

回火温度在200~300℃有回火脆性存在,应避免在此温度范围回火。

4.高合金模具钢的热处理

  高合金模具钢有含高铬和中铬工具钢、高速钢、基体钢等。

此类钢含有较多的合金元素,具有淬透性好、耐磨性高及淬火变形小等特点,广泛用作承受负荷大、生产批量大、耐磨性要求高及形状复杂的模具。

  

(1)高碳高铬钢

此类钢的成分特点是高铬量、高碳量,是冷作模具钢中应用范围最广、数量最大的。

代表性钢号有Crl2、Crl2MoV、Crl2MolVl(D2)、Crl2W等。

该类钢锻后通常采用球化退火处理,退火后硬度为207~255HB。

常用的淬火工艺为:

  1)较低温度淬火将Crl2钢加热到960~980℃,油冷,淬火后硬度为62HRC以上。

对Crl2MoV钢,淬火温度为1020~1050℃,油冷,淬火后硬度为62HRC以上。

采用此种方法可使钢获得高硬度、高耐磨性和高精度尺寸,用于制作冷冲压模具。

  2)较高温度淬火及多次高温回火对Crl2钢,加热到1050~1100℃,油冷,淬火后硬度为42~50HRC。

对Crl2MoV钢,淬火温度为1100~1150℃,油冷,淬火后硬度为42~50HRC。

较高温度淬火加上多次高温回火,可以使钢获得高红硬性和耐磨性,用于制作高温下工作的模具。

Crl2型钢淬火后应及时回火,回火温度可以根据要求的硬度而定。

对于要求高硬度的冷冲压模具,回火温度在150~170℃之间,回火后硬度在60HRC以上。

对要求较高强度、硬度和一定韧性的冷冲压模具,回火温度取250~270℃,回火后硬度为58~60HRC。

对于要求高冲击韧性和一定硬度的冷冲压模具,回火温度可以提高到450℃左右,回火后硬度为55~58HRC,Crl2型钢要避开275~375℃的回火脆性区。

(2)高碳中铬钢

主要有Cr6WV钢、Cr4W2MoV钢、Cr6MolV钢。

  (3)高速钢

铜或铝零件冷挤压时,模具受力不太剧烈,一般可以采用Crl2型模具钢。

但黑色金属冷挤压时,受力剧烈,工作条件十分恶劣,对模具提出了更高的要求。

因此需要采用更高级的模具钢,如高速钢来制造模具。

  高速钢热处理后具有高的硬度和抗压强度、良好的耐磨性,能满足较为苛刻的冷挤压条件。

常用的冷挤压高速钢有W6Mo5Cr4V2钢、Wl8Cr4V钢、6W6Mo5Cr4V钢。

  Wl8Cr4V钢具有良好的红硬性,在600℃时仍具有较高的硬度和较好的韧性,但其碳化物较粗大,强度和韧性随尺寸增大而下降。

W6Mo5Cr4V2钢具有良好的红硬性和韧性,淬火后表面硬度可以达到64~66HRC,是一种含Mo低W的高速钢,其碳化物颗粒较为细小,分布较均匀,强度和韧性较Wl8Cr4V钢为好。

  大多数高速钢制作的冷挤压(包括冷镦)模具,可以采用略低于高速钢刀具淬火温度的温度进行淬火,如Wl8Cr4V钢采用1240~1250℃,W6Mo5Cr4V2钢采用1180~1200℃,然后在560℃进行三次回火。

对于一些细长或薄壁的模具,要求有很高的韧性,则可以进一步降低淬火温度,以提高其使用寿命。

但低温淬火后,高速钢抗压强度降低,不能用于高负荷模具,也会使耐磨性降低。

表9.1.3常用冷挤压高速钢经过淬火和不同温度回火热处理后的硬度和冲击韧性。

    表9.1.3常用冷挤压高速钢经过淬火和不同温度回火热处理后的硬度和冲击韧性

牌号

淬火温度/℃

硬度/HRC

无缺口冲击韧性/kgf·cm-2

500℃回火

530℃回火

550℃回火

580℃回火

500℃回火

530℃回火

550℃回火

580℃回火

6W6Mo5Cr4V

Wl8Cr4V

W6Mo5Cr4V2

1200

1260

1220

60.9

64.4

63.5

62.3

64.4

64.8

62.3

63.8

65.3

60.6

63

62.8

5.7

2.0

5.3

2.7

6.3

3.4

3.2

5.7

3.6

3.5

9.1.3热作模具钢热处理

1.热作模具的工作条件和对模具材料的性能要求

  热作模具主要用于热压力加工(包括锤模锻、热挤压、热镦锻、精密锻造、高速锻造等)和压力铸造,也包括塑料成型。

  热锻模,承受着较大的冲击载荷和工作压力,模具的型腔除产生剧烈的摩擦外,还经常与被加热到1050~1200℃高温的毛坯接触,型腔表面温度一般在400℃以上,有时能达到600~700℃,随后又经水、油或压缩空气对锻模进行冷却,这样冷热反复交替使模具极易产生热疲劳裂纹。

因此要求热锻模材料要具有较高的高温强度和热稳定性(即红硬性)、适当的冲击韧性和尽可能高的导热性、良好的耐磨性和耐热疲劳性,在工艺性能方面具有高的淬透性和良好的切削加工件能。

  近年来被推广的热挤压、热镦锻、精密锻造、高速锻造等先进工艺,由于模具的工作条件比一般热锻模更为恶劣,因此对模具材料提出了更高的要求。

这些模具在工作时需长时间与被变形加工的金属相接触,或承受较大的打击能量,模具型腔的受热程度往往比锤锻模具高,承受的负荷也比锤锻模大,尤其是黑色金属挤压和高速锻造,模具型腔表面温度通常在700℃以上,高速锻造时,型腔表面的加热速度为2000~4000℃/s,温度可达950℃左右,造成模具寿命显著下降。

所以特别要求模具材料要有高的热稳定性和高温强度、良好的耐热疲劳特性能以及高的耐磨性。

2.锤锻模具的热处理

  常用作锤锻模的钢种有5CrNiMo,5CrMnMo,5CrMnSiMoV等。

5CrNiMo钢具有高的淬透性,良好的综合力学性能,主要用作形状复杂、冲击负荷大的较大型锻模。

5CrMnMo钢中不含有Ni,以Mo代替Ni不降低强度,但塑性和韧性降低,适于制造中型锻模。

  5CrNiMo钢的淬火温度通常采用830~860℃。

由于淬透性高,奥氏体稳定性大,冷却时可采用空冷、油冷、分级淬火或等温淬火。

一般是淬火前先在空气中预冷至750~780℃,

然后油冷到150~180℃左右出油,再行空冷。

模具淬火后要立即回火,以防止变形与开裂。

一般热锻模回火后的硬度无需太高,以保证所需的韧性。

生产上对不同尺寸的热锻模有不同硬度要求,因而回火温度也应不同,如小型模的硬度要求44~47HRC,回火温度可选择在190~510℃;中型模的硬度要求38~42HR,回火温度为520~540;大型模具要求34~37HRC,回火温度为560~580℃。

模具淬火后内应力较大,回火加热时应缓慢升温或预热(350~400℃)均匀后,升至所需的回火温度,保温时间不少于3h。

3.热挤压及压铸等模具的热处理

  热挤压及压铸等模具要求模具钢有较高的高温性能,如热强性、热疲劳、热熔损、回火抗力及热稳定性等。

因此,此类钢含有较多的

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 初中教育 > 英语

copyright@ 2008-2023 冰点文库 网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备19020893号-2