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模具零件的热处理工序
时间: 2018-11-05 15:12 浏览次数:
模具零件热处理加工工艺主要包括:裁模、冲坯模、复合模、挤压模、四滑轨模、级进模、冲压模、模切模具等。

模具零件热处理加工是指成型和制坯工具的加工,剪切模和模切模具。 模具有上模和下模两部分组成。将钢板放置在上下模之间,在压力机的作用下实现材料的成型,当压力机打开时,会获得由模具形状所确定的工件或去除相应的废料。模具零件热处理加工工艺主要包括:裁模、冲坯模、复合模、挤压模、四滑轨模、级进模、冲压模、模切模具等。模具零件的热处理工序:

1、模具零件热处理炉退火热处理: 将钢件加热到临界温度以上‘保温一定时间后随炉温或在土灰、石英砂中缓慢冷却的操作过程。目的:消除模具的铸、锻件或冷压件的内应力,改善组织,降低硬度,提高塑性,以利于切削加工。分类:扩散退火、完全退火、球化退火等。

(1)扩散退火目的: 适用于合金钢锭, 消除合金钢锭中的成分不均匀性,故又称为均匀化退火。

(2)完全退火目的:主要用于含碳量在0.77%以下的亚共析钢,降低硬度,细化晶粒,消除冷热加工应力。

球化退火目的:主要用于含碳量≥ 0.77%的钢,使碳化铁成球状,降低硬度,改善切削性能,为淬火做准备。

(3)不完全退火目的:主要用于含碳量高于 0.77%的高碳钢,降低硬度,消除内应力。等温退火目的:改善金相组织,降低硬度,改善切削加工性能。

(4)再结晶退火目的:主要是消除冷加工后的组织变形,消除加工硬化。

2、正火: 将钢件加热到临界温度以上,保温一定时间后取出,放在空气中自然冷却的操作过程。目的:消除钢件的残余应力,降低硬度,细化晶粒,改善组织。应用:

(1)消除高碳钢中的网状碳化物;

(2)代替低碳钢的完全退火,提高其韧性,改善其切削加工性能;

(3)代替某些中碳钢、铸钢及铸铁件的完全退火,缩短加工周期。

(4)作为预先热处理和随后热处理,为其他热处理做准备。

3、淬火: 将钢件加热到临界温度以上,保温一定时间,随后放入淬火介质(水、油及盐或碱的水溶液)中快速冷却的操作过程。方法:

(1)单液淬火法:热的钢件投入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火。例如:一般碳钢在水或水溶液中淬火,合金钢在油中淬火。

(2)双液淬火法:先将加热的钢件投入冷却能力较强的介质中冷却,使奥氏体急速过冷至接近于马氏体转变区域,然后再立即转入另一能力较弱的介质中冷却至室温,从而得到马氏体转变的操作。好处:比单液淬火法减少了淬火时的内应力,减少工件开裂与变形。

(3)预冷淬火法:将加热的钢件从加热炉中取出后,现在空气中冷却到一定温度,再投入到淬火冷却介质中冷却。

(4)分级淬火法: 将加热的钢件先投入温度在马氏体转变点,Ms附近的冷却的介质中, 保温停留一段时间 (2-5Min ),待工件表面与中心温度基本上一致时,再取出在空气中冷却, 以获得马氏体组织的淬火。例如:碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、合金结构钢及钢结构的硬质合金的淬火,且工件尺寸不大。

(5)等温淬火法:将加热的钢件投入温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中,保温足够长时间(一般为半小时以上) ,使过冷奥氏体转变为下贝氏体组织,待基本转变完成后取出空冷的操作过程。特点:淬火后工件内应力减小,工件不易变形与开裂。所得到的下贝氏体组织具有良好的综合力学性能,其强度、硬度、韧性和耐磨性都较高。适用于中碳以上的钢、合金工具钢且工件尺寸不易太大。

(6)火焰加热表面淬火法: 它是利用可燃气体 (如乙炔、 甲烷、丙烷、煤气、天然气) 为燃料,氧气为助燃剂, 用气焊或空气枪, 把模具需要淬硬的部位加热到淬火温度,随即用水或空气快速冷却后获得所需的表层硬度和淬硬层深度的操作的过程。特点:主要是表层淬火而基体组织没有变化,使用于冷作模具钢火焰淬火一定要使用还原焰以避免氧化。所谓还原焰是指焊炬所供给氧气一定要适当,不能过多。一般火焰长度控制在 10-15mm,氧气压力为 4.9-6.9MPa ,乙炔压力为 4.9-6.9MPa ,加热时火焰端部离加热面 2-3mm距刃口边缘 4-6mm加热带控制在 8-12mm.

(7)真空淬火法:将工件置于密闭的真空炉内加热至一定温度,然后再炉内冷却的方法。 特点:工件在炉内加热和冷却,零件表面的氧化层得到控制,得到光亮的表面层。真空度采用 10 1 -10 2 托。 1 托=133.32MPa

4、回火:将钢件重新加热到临界温度一下的某一温度,保温一定时间,然后在空气或油中冷却到室温的操作过程。

(1)低温回火:(150-250 ℃)减少淬火钢的脆性而又不降低硬度。主要用于高碳的冲压模具,回火硬度为 58-64HRC。

(2)中温回火:(300-500 ℃)提高钢淬火后的韧性和弹性。它主要用于弹簧和模具的处理,

回火后硬度一般为 35-50HRC。

(3)高温回火( 500-650 ℃)使钢的组织变细,获得强度、韧性、塑性、硬度都较好的力学性能。硬度一般为 200-330HB。

(4)调质:淬火和高温回火相结合的热处理。得到比退火和正火高得多的屈服极限和冲击韧性。可作为作为淬火前和软氮化前的预先热处理。

5、冷处理又叫冰冷处理、低温处理或超低温处理(深冷处理)特点:使钢种的残余奥氏体完全转变为稳定的马氏体,提高钢的强韧性和耐磨性,同时也能达到尺寸稳定性的目的。冷处理温度为 -80- -50℃,冷处理注意事项:

(1)工件经过加热处理后,必须经过水煮1h。目的是冷处理前先部分消除淬火应力,防止冷处理时工件变形与开裂。

(2)冷处理后,工件应投入到室温(20℃)水中,而不是直接回火,这种工艺称为冷处理急热法。减少额新生残余应力,避免淬断和崩刃。

(3)冷处理后的模具尺寸略有胀大。

6、渗碳:将钢件放在含碳的介质(气体、液体、固体)即渗碳剂中使其加热到一定温度(850-900 ℃),使碳原子渗入到钢件表面层内的操作过程。渗碳后的工件经淬火后表面硬度可达56-65HRC。好处:零件表面具有高的硬度和耐磨性,而心部仍保留原有的良好韧性和强度,适用于低碳钢。渗碳方法:固体渗碳、盐浴渗碳和气体渗碳。盐浴渗碳的盐类有Na2  CO3 、SiC 等和催化剂盐类放在盐浴炉内熔融。固体渗碳法每保温一小时渗入深度为0.1-0.15mm。

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