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热作模具钢锻件热处理质量控制

发布时间:2019-04-18 点击数:1322

       热作模具是我国模具工业用最大,需求面广,性能要求特别苛刻的一类模具。因为它工作时常接触炽热的金属或液态金属,除承受高的单位压力和冲击载荷外,还承受急剧的周期性温度变化。因此,要求模具钢具有高抗热塑性变形能力、高韧性、高抗热疲劳、良好的抗热烧蚀性。热作模具钢碳的质量分数一般为0.3%-0.6%,还加人Cr、Mo、W、Si、Mn、V等合金元素,以提高钢的各种性能。根据工作条件,热作模具钢可分为三大类:热锤锻模具钢,热挤压、热镦锻及精锻模具钢,压铸模用钢。
       热作模具钢通常以退火状态供给,但由于需经锻造加工,为消除加工应力、 细化晶粒、降低硬度以及
便于切削加工,因而锻后尚需进行退火处理。
       1.热锤锻模退火工艺
       用于热锤锻模的钢主要有5CrMnMo、5CrNiMo、5Cr2NiMoV、5CrNiW钢等。这类钢锻后通常进行完全退火
或等温退火。
       2.热挤压模具及压铸模具的退火工艺
       热挤压模具在锻后需经良好的球化退火,以改善锻件组织,消除内应力,降低硬度,为最终热处理作好组
织准备。
       对于3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V等钢还可采用快速球化退火工艺。该工艺由一次加热油淬(温度可为淬火温
度)和二次加热(850-870℃)后随炉冷却两个工序组成。工艺特点是在两次加热时不需保温和等温时间,只需均温即可,炉冷的冷却速度可在较大的范围内变化,而对组织和退火的硬度影响不大。快速球化退火后,组织均匀,可避免链状碳化物的出现。此外,为获得均匀的圆、细碳化物分布,热挤压模具也可采用

调质作为预备热处理。

 

轴锻件

 

 


         对于中碳高合金、大截面的热挤压模具钢,由于易出现沿晶界链状碳化物,所以在球化退火前必须用正火给予消除。为确保热挤压模具钢具有良好的耐磨性、韧性和小的热处理畸变倾向,退火后要十分注意碳化物的形状、 大小及分布状态。
       目前常用的压力铸造金属大致可分为锌合金、铝合金、镁合金、铜合金和黑色金属等五大类。压铸模
具钢的选择首先要根据浇注金属的温度和浇注金属的种类来决定。
       压铸锌合金用一般结构钢制的模具寿命已可达20-40万次,用优质模具钢制的模具寿命可高达100万次
以上。压铸铝合金、镁合金的模具目前常选用3Cr2W8V, H13和4Cr5MoSiVl钢。铜合金和黑色金属的熔点比

较高,压铸温度在950℃以上,模具表面的接触温度也在650℃以上。因此,锻件的工作条件相对比较苛刻

,一般的钢制模具难以满足生产的要求,需要采用难熔金属为基的合金,如钼基合金、钨基合金等。
       压铸模用钢与热挤压模用钢基本相同,其退火工艺可参照热挤压模的退火工艺。
       3.退火质量控制
       热作模具钢退火时宜缓慢加热,退火的质量主要取决于加热和冷却。热作模具钢中因含有较多组元的
合金元素,因而退火温度较高,这样有利于锻造后的不平衡组织能充分地转变成奥氏体。但加热温度也不能过高,若加热温度过高,溶于奥氏体中的合金含量增加,退火后硬度较高,不利于切削加工。另外,过高的加热温度也会使奥氏体晶粒粗化,从而增加淬火开裂倾向。
       加热保温后,应采用缓慢的冷却。冷却时,均匀的奥氏体除先析出先共析相外,其余将转变成珠光体
。转变温度与冷却速度有关,冷却过快,奥氏体的转变温度则降低,转变的珠光体片间距细小,先共析相的数量减少,硬度有所提高。 特别是对于多元合金及合金含量高的钢,由于奥氏体的稳定性增加,在冷却过快时,奥氏体易分解成贝氏体、屈氏体甚至马氏体之类的组织,使钢发生硬化,这不仅造成切削加工困难,而且还会由于冷却中的组织应力促使模具开裂。因此,退火时应严格控制加热和冷却。

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