在《分析造成模具熱處理變形的七大因素》一文中我們主要討論了模具熱處理的缺陷之一——模具熱處理變形。本文將進一步研究模具熱處理中的不足及解決方案
模具的熱處理包含了預備熱處理、最終熱處理及表面強化處理。通常熱處理缺陷是指模具在最終熱處理過程中或在以后的工序中以及使用過程中出現(xiàn)的各種缺陷,如淬裂、變形超差、硬度不足、電加工開裂、磨削裂紋、模具的早期破壞等。下面作較細致的分析。
不足 | 對模具自身的影響 | 原因 | 預防措施 |
模具表面有軟點,硬度不夠 | 模具熱處理后表面有軟點,將影響模具的耐磨性、減少模具的使用壽命 | 1)模具在熱處理前表面有氧化皮、銹斑及局部脫碳。 2)模具淬火加熱后,冷卻淬火介質(zhì)選擇不當,淬火介質(zhì)中雜質(zhì)過多或老化。 | 1)模具熱處理前應去除氧化皮、銹斑,在淬火加熱時適當保護模具表面,應盡量采用真空電爐、鹽浴爐和保護氣氛爐中加熱。 2)模具淬火加熱后冷卻時,應選擇合適的冷卻介質(zhì),對長期使用的冷卻介質(zhì)要經(jīng)常進行過濾,或定期更換。 |
模具熱處理前組織不佳 | 模具最終球化組織粗大不均、球化不完善,組織有網(wǎng)狀、帶狀和鏈狀碳化物,這將使模具在淬火后易產(chǎn)生裂紋,造成模具報廢 | 1)模具鋼材料原始組織存在嚴重碳化物偏析。 2)鍛造工藝不佳,如鍛造加熱溫度過高、變形量小、停鍛溫度高、鍛后冷卻速度緩慢等,使鍛造組織粗大并有網(wǎng)狀、帶狀及鏈狀碳化物存在,使球化退火時難以消除。 3)球化退火工藝不佳,如退火溫度過高或過低,等溫退火時間短等,可造成球化退火組織不均或球化不良。 | 1)一般應根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量及材料本身的強韌化性能,盡量選擇品質(zhì)好的模具鋼材料。 2)改進鍛造工藝或采用正火預備熱處理,來消除原材料中網(wǎng)狀和鏈狀碳化物及碳化物的不均勻性。 3)對無法進行鍛造的碳化物偏析嚴重的高碳模具鋼可進行固溶細化熱處理。 4)對鍛造后的模坯制定正確的球化退火工藝規(guī)范,可采用調(diào)質(zhì)熱處理和快速勻細球化退火工。 5)合理裝爐,保證爐內(nèi)模坯溫度的均勻性。 |
模具產(chǎn)生淬火裂紋 | 模具在淬火后產(chǎn)生裂紋是模具熱處理過程中的最大缺陷,將使加工好的模具報廢,使生產(chǎn)和經(jīng)濟造成很大損失。 | 1)模具材料存在嚴重的網(wǎng)狀碳化物偏析。 2)模具中存在有機械加工或冷塑變形應力。 3)模具熱處理操作不當(加熱或冷卻過快、淬火冷卻介質(zhì)選擇不當、冷卻溫度過低、冷卻時間過長等)。 4)模具形狀復雜、厚薄不均、帶尖角和螺紋孔等,使熱應力和組織應力過大。 5)模具淬火加熱溫度過高產(chǎn)生過熱或過燒。 6)模具淬火后回火不及時或回火保溫時間不足。 7)模具返修淬火加熱時,未經(jīng)中間退火而再次加熱淬火。 8)模具熱處理的,磨削工藝不當。 9)模具熱處理后電火花加工時,硬化層中存在有高的拉伸應力和顯微裂紋。 | 1)嚴格控制模具原材料的內(nèi)在質(zhì)量 2)改進鍛造和球化退火工藝,消除網(wǎng)狀、帶狀、鏈狀碳化物,改善球化組織的均勻性。、 3)在機械加工后或冷塑變形后的模具應進行去應力退火(》600℃)后再進行加熱淬火。 4)對形狀復雜的模具應采用石棉堵塞螺紋孔,包扎危險截面和薄壁處,并采用分級淬火或等溫淬火。 5)返修或翻新模具時需進行退火或高溫回火。 6)模具在淬火加熱時應采取預熱,冷卻時采取預冷措施,并選擇合適淬火介質(zhì)。 7)應嚴格控制淬火加熱溫度和時間,防止模具過熱和過燒。 8)模具淬火后應及時回火,保溫時間要充分,高合金復雜模具應回火2-3次。 9)選擇正確的磨削工藝和合適的砂輪。 10)改進模具電火花加工工藝,并進行去應力回火。 |
模具淬火后組織粗大 | 模具淬火后組織粗大,將嚴重影響模具的力學性能,使用時將會使模具產(chǎn)生斷裂,嚴重影響模具的使用壽命 | 1)模具鋼材混淆,實際鋼材淬火溫度遠低于要求模具材料的淬火溫度(如把GCR15鋼當成3CR2W8V鋼)。 2)模具鋼淬火前未進行正確的球化處理工藝,球化組織不良。 3)模具淬火加熱溫度過高或保溫時間過長。 4)模具在爐中放置位置不當,在靠近電極或加熱元件區(qū)易產(chǎn)生過熱。 5)對截面變化較大的模具,淬火加熱工藝參數(shù)選擇不當,在薄截面和尖角處產(chǎn)生過熱。 | 1)鋼材入庫前應嚴格進行檢驗,嚴防鋼材混淆亂放。 2)模具淬火前應進行正確的鍛造和球化退火,以確保良好的球化組織。 3)正確制定模具淬火加熱工藝規(guī)范,嚴格控制淬火加熱溫度和保溫時間。 4)定期檢測和校正測溫儀表,保證儀表正常工作。 5)模具在爐中加熱時應與電極或加熱元件保持適當?shù)木嚯x。 |
磨削裂紋 | 導致工件開裂 | 工件內(nèi)有大量的殘留奧氏體時,在磨削熱的作用下,發(fā)生回火轉(zhuǎn)變,從而產(chǎn)生組織應力, | 淬火后進行深冷處理或多次重復回火(模具回火一般為2~3次,即使是冷加工用低合金工具鋼也是如此),最大限度地降低殘留奧氏體量。 |
脫碳 | 鋼件的脫碳不僅會造成硬度不足、淬裂和熱處理變形及化學熱處理缺陷,而且對疲勞強度、耐磨性及模具性能也有很大影響。 | 脫碳是由于鋼件在加熱或保溫時,因周圍氣氛的作用,使表面層部分的碳全部或部分喪失的現(xiàn)象和反應。 |