模具热处理
- 格式:pdf
- 大小:191.17 KB
- 文档页数:5
模具热处理pvdPVD(Physical Vapor Deposition)是一种常用的模具热处理技术。
在模具制造过程中,通过PVD技术可以对模具表面进行镀膜,提高其硬度和耐磨性,延长其使用寿命。
本文将从人类的视角出发,详细介绍模具热处理PVD技术的原理、应用以及优势。
一、PVD技术的原理PVD技术是一种将固态材料通过物理过程转变为蒸气态,再通过沉积在基材表面形成薄膜的方法。
这种技术主要通过两种方式实现:蒸发和溅射。
蒸发是将固态材料加热到一定温度,使其转变为蒸气态,然后沉积在模具表面形成薄膜。
溅射则是通过将固态材料置于高能离子轰击下,使其离子化并沉积在基材表面。
二、PVD技术的应用PVD技术在模具热处理中有着广泛的应用。
首先,它可以提高模具表面的硬度,增强其抗磨性和耐腐蚀性能,从而延长模具的使用寿命。
其次,PVD技术可以使模具表面形成均匀、致密的薄膜,提高模具的加工精度和表面质量。
此外,PVD技术还可以改善模具的润滑性能,减少摩擦损失,提高模具的工作效率。
三、PVD技术的优势相比其他模具热处理技术,PVD技术具有以下优势。
首先,PVD技术可以在低温下进行,避免了模具热处理过程中可能引起的变形和残余应力问题。
其次,PVD技术可以在模具表面形成具有良好附着力的薄膜,不易剥落和脱落。
此外,PVD技术还可以选择不同的材料进行镀膜,以满足不同模具的需求。
PVD技术在模具热处理中起着重要作用。
通过PVD技术可以提高模具的硬度和耐磨性,延长其使用寿命;可以提高模具的加工精度和表面质量,提高工作效率;还可以改善模具的润滑性能,减少摩擦损失。
随着科技的不断进步,PVD技术在模具热处理领域的应用前景将更加广阔。
期待未来PVD技术能够不断创新,为模具制造业带来更多的发展机遇和挑战。
热作模具钢的热处理工艺流程
一、前处理
在进行热处理之前,首先需要对热作模具钢进行清洗和预处理。
这包括去除表面的油污、锈迹和其他杂质,以确保热处理的均匀性和模具的寿命。
二、加热
将预处理后的模具放入加热炉中,加热至所需温度。
加热过程中,需要注意控制加热速度和温度,以避免模具出现裂纹或变形。
三、保温
在加热后,将模具在炉中保温一段时间,以确保模具充分吸收热量。
保温时间的长短取决于模具的材质和厚度,以及所需的热处理效果。
四、淬火
在保温结束后,将模具迅速冷却至室温,完成淬火过程。
淬火是热处理的关键步骤,可以改变模具的硬度和耐磨性。
根据模具的材质和用途,可以选择不同的淬火方式,如油淬、水淬等。
五、回火
淬火后,将模具再次加热至一定温度,并进行回火处理。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力,提高模具的韧性和耐久性。
回火温度和时间的选择取决于模具的材质和用途。
六、冷却
回火结束后,将模具自然冷却至室温。
在冷却过程中,需要注意控制冷却速度,以避免模具出现裂纹或变形。
七、后处理
冷却后,对模具进行后处理,包括打磨、抛光等,以去除表面的氧化皮和其他杂质,提高模具的表面质量和精度。
以上是热作模具钢的热处理工艺流程。
通过合理的热处理工艺,可以提高模具的硬度和耐磨性,增强模具的韧性和耐久性,从而延长模具的使用寿命和提高生产效率。
热作模具钢热处理
热作模具钢的热处理主要包括预热处理、球化退火、淬火和回火等步骤。
1. 预热处理:为了使工件在加热过程中均匀地膨胀和收缩,减少开裂,通常需要将工件预热至700~800℃。
2. 球化退火:通过将工件加热至略高于钢的AC1点,使其完全奥氏体化,然后以缓慢冷却速度(通常是随炉冷却)冷却,可使其组织转变成均匀的球状珠光体,以消除加工应力、提高模具韧性及抗蚀性,适用于以减小零件变形及改善切削加工性能为主要目的退火工艺。
3. 淬火:目的是为了使热作模具钢的钢的显微组织转变为马氏体,并得到高硬度的马氏体组织。
淬火温度通常选择在钢的AC3或略高于AC3的某一温度。
然后将模具缓慢冷却至200℃左右出炉,可使模具表面上的残余奥氏体转变为马氏体,从而提高其硬度及耐磨性。
4. 回火:回火是将淬火后的模具加热到低于AC1的温度,以消除或减少淬火引起的内应力,并使钢的组织趋于稳定。
根据需要,可以选择不同的回火温度和时间。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
模具热处理1、H13模具钢如何热处理硬度才能达到58℃?进行1050~1100℃加热淬火,油淬,可以达到要求,但一般热作模具是不要求这么高的硬度的,这么高的硬度性能会很差,不好用,一般在HRC46~50性能好、耐用。
2、模具热处理过后表面用什么洗白?问题补充:一般模具都用油石先打过再拿去渗氮,渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白,再抛光很麻烦,不擦白打不出镜面来,材料有H13的,有进口的好多种,如果有药水能洗白的话,就可以直接抛光了。
(1)可以用不锈钢酸洗液,或者盐酸清洗。
喷砂处理也可以。
磨床磨的话费用高,而且加工量大,有可能使尺寸不达标的。
盐酸洗不掉的话,估计您用的是高铬的模具钢?是D2还是H13?高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。
用不锈钢酸洗液应该可以,磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。
(2)你们没有不锈钢酸洗膏吗?那种可以。
H13这类含铬比较高的模具钢,氧化层是难以用盐酸洗掉的。
还有一个办法,模具既然已经油石磨过,表面就是比较光滑的。
实际上,可以先只用粗的油石打磨,或者用砂带打磨,之后就去热处理。
回来之后再用细油石打磨。
也可以用纤维轮先打磨,就可以有效的把黑皮去除,再研磨抛光。
或者喷砂,用800目的碳化硼做一遍喷砂试试,应该就能够去除黑皮,还不需要化太多功夫重磨。
3、热处理厂对金属是怎么热处理的?热处理厂的设备非常多,炉子大概有箱式炉,井式炉,箱式炉用的最多,很多热处理都可以在这里面处理,比如退火,正火和淬火的加热过程,回火这些常见的热处理。
其实就是一个用电加热的炉子,先将炉子升温到预定温度,然后把工件丢进去,等待一段时间到预定温度,然后保温一段时间,然后取出,或者在炉子里一起冷却,井式炉一般是作为渗碳处理设备,是一个埋到地下的炉子,工件放进去之后,密封,然后往炉子里面滴入一些富碳液体,比如煤油或则甲醇,然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。
淬火池是淬火的场所,就是一个池子,里面有水溶液或者是油,就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方,一般就是直接丢进去,然后等一段时间捞出来。
模具热处理1、退火处理:将工件加热到临界温度(固态金属发生相变的温度)以上某一温度,经保温一段时间后,随暖炉缓慢冷却至500℃一下,然后在空气中冷却的一种热处理工艺。
目的:降低钢的硬度,改善切削性能,细化晶粒,减少组织不均匀性。
同时可消除内应力,稳定工件尺寸,减少工件的变形与开裂。
2、正火处理:将工件加热到临界温度以上的某一温度值,保温一段时间后从炉中取出在空气中自然冷却的一种热处理工艺。
目的:与退火相似,区别在于冷却速度比退火快,同样的工件正火后的强度、硬度比退火后要高。
注:低碳正火可适当提高其硬度,改善切削加工性能。
对于性能要求不高的零件,正火可作为最终热处理。
一些高碳钢件可利用正火来消除网状渗碳体,为以后热处理做好组织准备。
3、淬火热处理:将工件加热到临界温度以上的某一温度,保持一定时间后,在水、盐水或油中急剧冷却的一种热处理工艺。
目的:提高钢的硬度和耐磨性。
(淬硬性、淬透性)4、回火处理:把淬火后的工件从新加热到临界温度一下的某一温度,保证后再以适当冷却速度冷却到室温的热处理工艺。
目的:稳定组织和尺寸,减低脆度,消除内应力:调整硬度,提高韧性,获得优良的力学性能和使用性能。
5、表面淬火处理:利用快速加热的方法,将工件表面温度迅速升温至淬火温度,待热量传至心部之前立即给予冷却使得表面得以淬硬。
目的:获得高硬度和耐磨性,而心部仍保持原来的组织结构,使其具有良好的塑性和韧性。
注:这种热处理适用于要求外硬内韧的机械零件,如凸轮、齿轮、曲轴、花键轴等。
零件表面淬火前需进行正火或调质处理,表面淬火后进行低温回火。
6、化学热处理:将钢件放在某种化学介质中,通过加热和保温使介质中的一种或几种元素渗入钢的表面,以改变表面化学成分、组织及性能的热处理工艺。
2012-01-20程志鹏。
模具的热处理模具是工业生产中不可或缺的一种工具,它的质量直接影响到产品的质量和生产效率。
而模具的热处理是模具制造过程中不可或缺的一环,它可以提高模具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,从而延长模具的使用寿命。
本文将从模具的热处理原理、热处理工艺和热处理后的模具质量三个方面来介绍模具的热处理。
一、模具的热处理原理模具的热处理是指将模具加热到一定温度,然后在一定时间内保温,最后冷却到室温的过程。
热处理的目的是改变模具的组织结构和性能,从而达到提高模具硬度、耐磨性和耐腐蚀性的目的。
模具的热处理原理主要包括以下几个方面:1.相变原理:模具的热处理过程中,当温度达到一定值时,模具内部的晶体结构会发生相变,从而改变模具的性能。
2.固溶原理:模具的热处理过程中,将模具加热到一定温度,使其中的合金元素溶解在基体中,从而提高模具的硬度和强度。
3.析出原理:模具的热处理过程中,将模具加热到一定温度,使其中的合金元素析出在基体中,从而提高模具的硬度和耐磨性。
二、模具的热处理工艺模具的热处理工艺是指模具在热处理过程中所需要的温度、时间和冷却方式等参数。
不同的模具材料和要求需要不同的热处理工艺。
一般来说,模具的热处理工艺包括以下几个步骤:1.预热:将模具加热到一定温度,使其中的水分和氧化物等杂质挥发掉,从而减少模具表面的氧化和脱碳。
2.加热:将模具加热到一定温度,使其中的合金元素溶解在基体中或析出在基体中,从而提高模具的硬度和强度。
3.保温:将模具保持在一定温度下,使其中的合金元素充分溶解或析出,从而达到最佳的热处理效果。
4.冷却:将模具冷却到室温,使其中的合金元素固定在基体中,从而保持模具的硬度和耐磨性。
三、热处理后的模具质量模具的热处理后,其质量主要表现在以下几个方面:1.硬度:模具的硬度是指模具表面的抗压能力,硬度越高,模具的耐磨性和耐腐蚀性就越好。
2.耐磨性:模具的耐磨性是指模具表面的抗磨损能力,耐磨性越好,模具的使用寿命就越长。
模具热处理工艺模具热处理是指将模具制造过程中的金属材料经过一定的加热、保温、冷却等工艺处理,以改善其组织性能和机械性能,以达到更高的使用寿命和更好的加工效果的目的。
模具热处理工艺是模具制造中非常重要的一个环节,对模具的质量、寿命和稳定性等方面均有着直接的影响。
本文将详细介绍模具热处理工艺。
模具热处理工艺主要分为常规热处理和表面处理两类。
1、常规热处理常规热处理是指对模具材料进行正火、淬火、回火等热处理工艺,使模具材料获得更优良的机械性能和耐磨性能,提高模具的使用寿命和稳定性。
常规热处理的工艺往往需要经过加热、保温、冷却等几个步骤,每一步的工序都需要严格控制温度、时间、冷却速度等参数,以达到理想的热处理效果。
2、表面处理表面处理是指对模具表面进行特殊处理,以提高其表面性能,如耐磨性、防腐性、硬度等等。
表面处理工艺有电镀、镀膜、喷涂、氮化等多种形式,每一种形式都有各自的工艺流程和特点,可以根据实际需要进行选择。
常规热处理主要包括正火、淬火和回火三个步骤。
1、正火正火主要是对模具材料进行加热,使其达到一定的温度,然后进行保温,使其结晶粗化、晶粒均匀化,以获得更高的硬度和强度。
正火的温度、时间、冷却速度等因素对热处理效果有着决定性的影响,需要进行严格的控制。
2、淬火淬火是将正火后的模具材料快速冷却,以使其组织结构发生相变,从而获得更高的硬度和强度。
淬火的冷却速度很快,一般采用水、油、盐水等淬火介质,以达到理想的淬火效果。
淬火后的模具材料仍然存在一定的脆性,需要进行回火处理。
3、回火回火主要是对淬火后的模具材料进行加热,温度一般在200-600度之间,然后进行保温,使其组织结构重新变得稳定,降低其硬度和强度,提高其韧性和抗冲击性,以减少其脆性,从而达到更好的使用效果。
表面处理工艺主要包括电镀、镀膜、喷涂、氮化等多种形式。
1、电镀电镀主要是通过电解沉积的方法,在模具表面形成一层金属膜,以提高模具表面的硬度、耐磨性和防腐性能。
模具热处理工艺技术规范一、火焰表面淬火:火焰表面淬火工艺是利用可燃气体(C2H2)与氧气混合燃烧的火焰所产生的高温,将工件表面加热到淬火温度,随后用冷水和其它冷却介质急速进行冷却的工艺过程。
通过表面淬火的工件表面可获得很高的硬度和耐磨性,提高了工件的力学性能。
火焰表面淬火的优点:模具的韧性好、减少加工工序、降底热处量费用、模具容易焊接修补。
火焰表面淬火的缺陷:①火焰表面淬火是手工操作,需要比较熟练的技术,往往需要目测加工钢材的颜色来确定钢材的温度,要求操作者的技术具有一定的熟练程度;②选用合适的模具材料是火焰表面淬火工艺的前提条件。
对模具的工作条件应认真地进行分析,所选用的材料经火焰表面淬火后要满足模具的力学性能,并保证有足够的寿命。
对结构复杂、寿命要求很高的模具不适宜采用火焰表面淬火工艺。
二、模具半精铣后钳工热处理的内容及要求:1.拉延模3D型面在半精铣加工后,钳工要进行热处理,外板件的凸模切边线以外,压边圈(包括管理面)和上模的凸R角要进行热处理,硬度为HRC54-56度;内板件的模具凸模、压边圈、上模所有凸R角都要进行热处理,硬度为HRC54-56度。
否则二次加工掉0.3毫米后会导致硬度不足;热处理时工作者应测试一小段,由质检员确认达到硬度后才能进行后续的火焰处理,同时热处理过程中必须经常有质检员采聚检测点,而且要密切注意处理过程是否有裂纹、气泡产生。
(若有可考虑用水冷或风冷测试而最终决定冷却方案)2.切边、冲孔(落料):下模凸模半精铣完成后留0.30mm余量转钳工进行热处理,切边刀口10*10热处理,硬度HRC54-56,上模刀块不热处理。
(钳工配完刀块后才进行热处理)。
3.翻边、整型:凸模半精铣完成后留0.30mm余量转钳工进行热处理,硬度HRC54-56,侧面、整型面的工作面要进行热处理,上模刀块半精铣完成后留0.30mm 余量转钳工进行热处理,硬度HRC54-56。
三、模具材料及热处理硬度:⑴拉延模:板料厚度t≤1.2mm,凸、凹模及压边圈采用Mo-Cr合金铸铁(GM246或GM241),表面火焰处理,其硬度不低于HRC50。
压铸模具热处理工艺流程
《压铸模具热处理工艺流程》
压铸模具是用于铝合金、镁合金等金属材料的压铸加工的重要工具,其品质和寿命对产品质量和生产效率有着重要影响。
为了提高压铸模具的硬度、耐磨性和使用寿命,热处理是必不可少的工艺环节。
压铸模具的热处理工艺流程一般包括以下几个步骤:
1. 预热处理
在进行正式的热处理之前,需要对压铸模具进行预热处理。
预热处理的目的是消除模具内部的应力,使其在后续的热处理过程中不会产生变形或开裂。
预热温度一般为200-300摄氏度,
时间为2-4小时。
2. 淬火处理
淬火处理是提高模具硬度和耐磨性的关键步骤。
在淬火处理过程中,将经过预热处理的模具加热到适当温度,然后迅速冷却,以使金属组织得到改造和晶体结构紧密。
通常采用水淬、油淬或空气淬等方式。
3. 回火处理
淬火后的模具硬度非常高,为了保证其具有合适的韧性和强度,需要进行回火处理。
回火处理的温度一般控制在150-300摄氏
度之间,时间根据模具材料和要求而定,主要目的是使模具具有合适的硬度和韧性。
4. 表面处理
为了进一步提高模具的耐磨性和使用寿命,可以进行表面处理。
包括渗碳、氮化、镀层等方式,以增加模具的表面硬度和耐磨性。
以上就是压铸模具热处理工艺流程的简要介绍。
通过科学规范地进行热处理,可以有效提高压铸模具的性能和使用寿命,保证产品质量和生产效率。
塑料模具零件的热处理工艺选用不同品种钢材作塑料模具,其化学成分和力学性能各不相同,因此制造工艺路线不同;同样,不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。
本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。
1.塑料模具的制造工艺路线1.1低碳钢及低碳合金钢制模具例如,20,20Cr,20CrMnTi等钢的工艺路线为:下料一锻造模坯一退火f机械粗加工f冷挤压成形f再结晶退火f机械精加工f渗碳一淬火、回火一研磨抛光一装配。
1.2高合金渗碳钢制模具例如12CrNi3A,12CrNi4A钢的工艺路线为:下料一锻造模坯一正火并高温回火一机械粗加工一高温回火一精加工一渗碳一淬火、回火一研磨抛光一装配。
1.3调质钢制模具例如,45,40Cr等钢的工艺路线为:下料一锻造模坯一退火一机械粗加工一调质一机械精加工一修整、抛光f装配。
1.4碳素工具钢及合金工具钢制模具例如T7A〜T10A,CrWMn,9SiCr等钢的工艺路线为:下料一锻成模坯一球化退火一机械粗加工一去应力退火一机械半精加工一机械精加工一淬火、回火一研磨抛光一装配。
1.5预硬钢制模具例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等钢。
对于直接使用棒料加工的,因供货状态已进行了预硬化处理,可直接加工成形后抛光、装配。
对于要改锻成坯料后再加工成形的,其工艺路线为:下料一改锻一球化退火一刨或铳六面一预硬处理(34〜42HRC)-机械粗加工一去应力退火f机械精加工f抛光f装配。
2.塑料模具的热处理特点2.1渗碳钢塑料模的热处理特点1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为0.8〜1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为 1.3〜1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8〜1.2mm。
渗碳层的含碳量为0.7%〜1.0%为佳。
若采用碳、氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
模具热处理工艺模具是在生产中起到关键作用的零件,其性能与使用寿命直接关系到产品的质量与成本。
为了提高模具的使用寿命,热处理技术被广泛应用于模具加工中,其中以模具热处理工艺最为重要。
模具热处理工艺是指通过加热、保温、冷却等一系列工艺,改变模具的组织结构与性能,从而达到提高模具硬度、耐磨性、抗拉强度、韧性等目的的过程。
模具的热处理工艺可以分为淬火、回火、退火、正火、软化退火等多种方式,下面将具体介绍这些工艺及其应用。
淬火淬火是指将模具加热至临界温度,然后迅速浸泡于冷却介质中使其急冷而形成马氏体。
淬火能大大提高模具的硬度、强度和耐磨性,但同时也会降低其韧性。
因此,淬火适用于对模具表面耐磨性要求高、工作条件恶劣的情况,如机械加工、冲压、冷镦等。
回火回火是指将已淬火的模具在一定温度下加热并保温,使得马氏体经过部分转变而变得更加均匀和细小,从而提高模具的韧性和延展性。
回火过程中,模具的硬度会有所降低,但整体性能得到提高。
因此,回火适用于对模具整体性能要求高、工作条件较为复杂的情况,如注塑、挤出、热成型等。
退火退火是指将模具加热至一定温度后进行保温,再以适当速度冷却至室温,使得模具组织结构变得更稳定而得到软化的效果。
退火主要作用是消除模具加工过程中的残余应力,改善模具组织结构,减少模具开裂、变形等缺陷,提高其加工性能。
因此,退火适用于对模具整体性能要求不高、需要进行后续加工的情况,如锻造、铸造、焊接等。
正火正火是指将模具加热至一定温度后进行保温一段时间,使得模具组织结构得到均匀化、改善和稳定化,从而提高模具的硬度、强度和韧性。
正火适用于对模具整体性能要求高、需要承受强烈冲击或挤压的情况,如钢板压制、锻造等。
软化退火软化退火是指将模具加热至一定温度后保温,使其组织结构得以稳定化,同时也使其硬度、强度、韧性等性能下降。
软化退火一般用来去除模具中的残余应力,处理模具变形问题等,并能为后续的加工、表面处理提供便利。
总的来说,模具热处理工艺是模具加工中不可或缺的一部分,通过合理的热处理工艺,能够使模具的性能得到提高,从而延长模具的使用寿命。
模具的热处理
模具热处理是模具制造中不可或缺的一环。
模具热处理主要是针对金属材料进行的一种加热和冷却处理,通过改变材料的组织结构和性能,从而达到提高模具耐磨性、延长使用寿命等目的。
模具热处理主要分为四个步骤:加热、保温、冷却和回火。
其中加热和冷却是最关键的两个步骤,也是决定加工效果的关键因素。
在加热过程中,要根据模具的材料、形状和尺寸来确定加热温度和时间。
通常情况下,加热温度会比材料的转变温度高出一定的范围,以确保材料充分加热并达到理想的组织结构。
同时,加热时间也要足够长,以确保整个模具达到相同的温度,从而避免热应力的产生。
保温阶段是为了让模具内部的温度充分均匀化和稳定化。
保温时间取决于模具的厚度和体积,通常情况下,保温时间为每毫米厚度需要1分钟。
在冷却阶段,要根据模具的材料和要求来选择冷却方式。
通常情况下,冷却方式有水淬、油淬、空气冷却等。
需要注意的是,冷却速度过快会使材料出现变形、裂纹等问题,因此冷却速度也需要适当控制。
回火是为了缓解模具在热处理过程中所产生的残余应力,使模具更加稳定和坚固。
回火温度和时间也需要根据材料的类型和要求来确
定。
在模具热处理过程中,需要严格控制各个环节的参数和工艺,以确保模具的质量和性能。
同时,还需要对热处理过程中产生的气体、污染物等进行处理,以保证环境的安全和健康。
模具热处理是模具制造中不可或缺的一环,通过合理的加热和冷却方式,可以改变模具的组织结构和性能,从而达到提高模具耐磨性、延长使用寿命等目的。
在实际操作中,需要严格控制各个环节的参数和工艺,以确保模具的质量和性能。
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A c3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A c1~A c3(亚共析钢)或A c1~A ccm(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。
常用模具钢热处理工艺推荐一、热作钢1.2344热处理工艺:常用热作模具钢有:EX1、EX2、1.2343、1.2344、1.2367。
下面我们重点讲解1.2344热处理工艺。
1)1.2344材料经模具机加工后淬火前安排去应力处理:特别是对于大件内模料必须经过此工序。
每分钟升温3.5℃。
如右图2)1.2344钢真空高压气体淬火工艺:如下图所示表1:淬火温度:牌号 T Aust1 ℃T Aust2 ℃ EX1 1000 1010-1015 EX2 1000 1010-1015 1.2343 990 1010 1.2344 1010 1030 1.236710101030(TA 表示炉膛温度,TC 表示工件心部温度;TS 表示工件表面16mm 深处测得的温度) 2.1)预热:按照模具复杂程度和厚度情况,可选择进行2~3次预热,预热保温时间以模具心部到温或接近炉膛温度为准。
第1阶段预热:升温速度选择3.5℃/分;升温至Ta=650℃进行保温,当Ta-Tc ≤30℃时,可进入下一阶段;第2阶段预热:升温速度选择2.5℃/分;升温至Ta=850℃进行保温,当Ta-Tc ≤10℃时,可进入下一阶段; 2.2)加热阶段:升温速度可选择10-15℃/分; 升温至Ta= T Aust1进行保温,当Ta-Tc=10℃时,开始计算保温时间;T Aust1温度下保温时间的80%后,升温至T Aust2,保温剩余的20%时间。
(温度T Aust1,T Aust2见上表,为了避免发生晶粒粗大的危险,热处理温度最大不能超过上表中的T Aust2)。
保温时间国内一般采用工件有效厚度每2mm 保温1分钟计算。
但由于装炉量及炉子状况不预热1预热2同,因此,在加热阶段和冷却阶段采用K 型热电偶插入工件心部和表面下16MM 深处,直接检测工件真实温度,并据此来确定保温时间是较为客观可靠的。
2.3)淬火冷却阶段:淬火冷却气体N 2压力选择,可根据模具厚度和复杂程度选择,一般应≥9bar(即TS 的冷却速度最好应该≥50℃/分,Tc 应该≥28℃/分),冷却到TS=500℃时,可以适当的降低压力。
热作模具热处理实例1. 4CrMnSiMoV钢制连杆热锻模的热处理连杆在形成过程中,不仅要承受很大的冲击力和强烈摩擦,还要受急冷急热的影响。
模具的失效形式主要为磨损。
原用5CrNiMo钢,模具寿命只有1000多件;而运用4CrMnSiMoV钢等温淬火,模具寿命提高1倍多。
4CrMnSiMoV模具等温淬火工艺如图4- 所示。
预热在空气炉中进行,加热时间按1min/mm计。
加热在盐浴中进行,保温时间按0.5min/mm。
出炉后空冷数秒钟淬入60℃左右热油中,由冷至200℃左右,立即投入360℃硝盐中等温2h;等温出炉冷至室温,将工件清洗干净;在有风扇的井式回火炉中回火,580℃×3h×2次,回火后空冷。
回火后硬度为44~ 46HRC。
为防止由于高温回火后产生的应力,最终补充去应力回火,其规范为200℃×4h2. 4Cr5MoSiV1(H13)钢制剪刀热挤压模的热处理剪刀热压平成形模属小型热挤压模。
原使用3Cr2W8V钢,平均使用寿命为6000件,主要失效形式为磨损。
采用H13钢制模,高温淬火,模具寿命达到18000~20000件,如处理工艺简介如下:1)先缓慢加热到750℃,在快速加热到1120-1150℃的锻造温度,减 少氧化和脱碳;始锻温度为1080-1120℃,始锻温度≥850℃。
2)锻后余热淬火,高温回火代替原等温退火。
3)600℃×30min+850℃×30min盐浴炉预热。
4)淬火温度由常规的1020~1030℃提高到1080℃,盐浴加热20min。
5)冷却。
盐浴560℃×10min分级后油冷。
6)回火。
硝盐回火560℃×2h×2次回火后硬度为54HRC,可满足热作模具钢的性能要求 。
通过改进H13热作模具钢的冶炼方法和合理的锻造工艺来保证模具用材的要求 , 适宜的热处理工艺确保H13热作模具钢具有良好的综合力学性能 , 正确的使用操作方法更有利于提高其使用寿命。
冶炼 、锻造 、热处理 、使用等重要环节相互结合 , 可以有效提高H13热作模具钢在热挤压模上的使用寿命 。
3. 3Cr2W8V(H21)钢制铝型材热挤压模的热处理H21钢制铝型材热挤压模失效形式主要有开裂、磨损和变形三种。
开裂中平模角裂最为严重,有的占平模失效比例的 70 %以上。
解决平模角裂的措施,一般是在挤压时加导流模.以减轻设计应力,防止模具早期角裂,但因它的形状不能适用于所有模具,只有当挤压力尚有剩余的情况下才是有效的。
此外,采用导流模将增加模具的费用。
采用高温淬火和中温回火工艺,可提高模其的断裂韧度,使模具的寿命提高 1~3 倍。
热处理工艺简介如下:( l )调质1060 ℃加热淬油, 730~7140℃高温回火。
( 2 )淬火1095 ~1 105 ℃×12~15s/mm,预冷至 830~850℃淬油;油冷至 250℃左右,立即入 390~400℃硝盐中等温 1.5~2h 。
( 3 )回火480~500℃×2.5h×2次回火。
( 4 )中间去应力回火。
当挤压到3000~4000件时,卸下模具施以 200℃×8~10h去应力回火。
按上述工艺处理后,可挤压1000余件,而常规处理才挤压 300 件。
铝型材热挤压的工作温度为400~500℃,模具在使用过程中软化倾向小。
采用500℃以下温度回火,不必担心模具热强性和耐磨性的降低;同时,由于模具的温升不会超过500℃,服役过程中残留奥氏休基本稳定,可以使断裂韧度长时间保持不变。
此外,在中沮回火的前提下,适当提高淬火温度,除了增加材料的断裂韧度以外,还可以使冲击韧度保持较离水平。
试验证明,采用 1150~1250℃加热淬火+中温回火,是热挤压模强韧化的有力措施,可以改善组织,有效地减轻或防止模具开裂。
某铝型材加工厂用上述处理工艺,模具的使用寿命比较稳定,较常规处理提高l ~3倍。
4. 3Cr3Mo3W2V(HM1)钢制连杆辊锻成形模的热处理95连杆辊锻成形模,装在BK620辊锻机上几使用时.要在2MN的辊锻力、8r/min的转速下,使1150℃左右的45钢连杆辊锻成形。
辊锻模在工作过程中,与高温金属相接触,工作型腔表面温度可达500 ~700℃左右,极易软化,使硬度和强度下降;且又在急冷急热的条件下工作,热裂、龟裂和磨损现象十分严重。
同时因锻件尺寸和重量大,金属形变速度快,变形量大,所以模具所承受的工作负荷也是很大的。
通常辊锻模使用3Cr2w8V钢,因抗热裂、抗龟裂性能很差,寿命低,换模次数频繁,不能满足生产需求。
改用 HM1钢制模,基本上满足了生产需求。
(1)锻造后模坯进行球化退火860~870℃×2~3h,炉冷至720~730℃×4~6h ,炉冷到又刃500℃以下出炉空冷。
退火后硬度为178~ 222HBW 。
退火后如在晶界析出链状碳化物,可用正火或重新退火予以消除。
(2)淬火回火采用600℃、800℃两次预热,1030~1040℃加热,淬油;620~630℃×4~6h×2次回火,回火后硬度为52~54HRC。
(3)电火花加工或线切割后去应力经电火花或线切割加工后,模具型腔表面层存在着较大的应力和数量较多有可能成为断裂裂纹源的微细裂纹。
要采取稍低于回火温度的温度补充一次高温回火,进行去应力,如600℃×4h。
(4)消除磨削应力由于材料改进,热处理工艺得当,模具寿俞得到提高,但是,不要等到模具报废了才卸模。
应在使用到一定时间时拆下来修磨,并进行低温回火,以消除修磨应力。
按上述工艺处理的HM1钢模具,不经修磨一次寿命就超过l万件,最高达1. 7万件。
型腔表面几乎不生产龟裂、热裂现象,磨损也较轻微,但模具最终失效形式仍以断裂为主。
5. 3Cr3Mo3VNb(HM3)钢制铝合金压铸模的热处理模具钢存在组织不均匀和尺寸敏感性问题有关。
这与模具的冷却条件和截面大小有关。
采用一般的高温加热缓冷退火和等温球化退火是难以消除的,而且还存在着生产周期长(20h)、氧化烧损大(不加保护,脱碳层深 0.8~2. 0mm)、模具韧性低和使用寿命不高的问题。
采用快速匀细球化退火工艺,可有效地解决这些问题,有利于模具寿命的提高,且有节能、省时的优点,具有较大的经济技术效益。
( l )快速匀细球化退火工艺在远高于传统退火工艺的加热温度下,进行短时加热均温速冷,以获得剩余碳化物少、细,位错密度高和不稳定的相组织状态,然后再予以第二次的加热和随炉冷却,即在突破等温球化的等温温度和调质高温回火的温度下,进行短时加热、均温,然后在大于常规退火冷速的条件下冷却到室温进行快速球化。
这个退火过程称为快速匀细球化退火工艺。
由于第一次处理后的组织状态,在第二次处理中可加速合金元素的扩散过程和增加碳化物的形核率,加速碳化物的析出积聚过程,而又不会形成粗细不均、分布不匀的碳化物,并使针状和条状碳化物的生长受到抑制,因而可快速获得匀细的球化组织。
HM3钢经1030℃淬油后,硬度为47~49HRC ; 800~850℃再加热和炉冷的快速退火后,硬度为180~200HBW。
经快速匀细的球化退火后的碳化物细、小、匀、圆,分布也非常均匀,并可提高淬火硬度及强韧性。
与传统的普通退火及球化退火相比,快速匀细球化退火具有球化组织均匀.碳化物颗粒匀细,退火后硬度低,易于切削加工,且可缩短退火周期1 / 3以上的优点;此外,还可节电20 %,还可减少氧化脱碳50%以上。
图 HM3钢快速匀细球化退火工艺( 2 )快速匀细球化退火工艺在生产上的应用48in ( 1219.2mm)吊扇上下盖的铝合金压铸模采用图 所示的快速匀细球化退火工艺,并随后进行真空淬火和离子氮碳共渗处理后(工艺曲线见图 ) ,心部硬度为42HRC ,表面硬度为 1037HV ,渗层深度为0. 21mm 。
按上述工艺处理的铝合金压铸模,使用寿命达到 23 万件以上;且压铸件表面质量好,容易脱模,未呈现疲劳和冲蚀现象。
6. 4Cr3Mo2NiVNb(HD2)钢制钢管穿孔针模的热处理穿孔针要在挤压筒内对炽热的铜锭穿孔,穿孔深度一般达 250mm以上。
穿孔针穿孔后仍置干孔内,与模底相配合,以保证铜管准确成形,直至挤压结束。
为了避免穿孔针工作时温升过高,在挤压周期之间须对穿孔针表面喷水冷却.或在穿孔针内设内冷却孔,工作时通水冷却。
穿孔针工作时承受高温、高压、剧烈摩擦及急冷急热作用,恶劣的工作条件对模具提出了很高的要求。
经调查,目前国内铜加不行业使用的穿孔针大多用H21或H13钢制造,使用寿命很低,一般只有 50 件左右。
某铜管厂挤压设备是8000kN卧式挤压机。
锭坯材料为T2纯铜,锭坯尺寸为小120mm x250mm,锭坯加热温度为 780~850℃。
管坯尺寸为料φ41mm×3lmm. (外径×壁厚),穿孔针预热温度300℃左右,管坯挤出时间是 6~8s,挤压周期之间对穿孔针予以水冷和润滑,水冷时间为 10~15s,润滑剂为沥青+石墨粉+石蜡。
用H21和H13钢制穿孔针时,失效的主要形式是工作部位磨损和拉断、弯曲、开裂。
在深人考察国内研制的热作模具钢4Cr3MoZNiVNb ( HD)的合金设计与应用情况的基础上,经过试验研究,提出了改进型新钢种 HD2。
HD2采用了中碳铬钼复合合金化,并适量添加V、Ni、Nb及微量元素B的合金化方案,在保持HD钢高强度的条件下,进一步提高了韧性和热稳定性。
在保持较高塑性指标条件下,HD2 的室温屈服强度(700℃回火)比H21提高26.9 % ; 700℃时的高温洲服强度提高65. 4% , 750℃时的高温屈眼强度提高73. 6%;在相同的硬度级别 ( 42~43HRC)时,HD2的断裂韧度比H21提高61. 7%。
在相同的生产条件下,HD2穿孔针的使用寿命比H21提高10倍以上。
HD2穿孔针热处理工艺如下:1) 850℃预热。
2)1130℃加热,淬油。
3)660℃×2h×2次回火,回火后硬度为42.9HRC复习思考题1.归纳热作模具的工作条件及失效形式。
2.确定热作模具钢淬火、回火工艺时应考虑哪些因素?3.热挤压模对模具材料的性能有哪些要求?4.压铸模对模具材料的性能有哪些要求?。