在制造模具零件時,通常為了達到要求的硬度和強度都會采取熱處理工藝,金屬熱處理工藝是金屬材料在固態下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,改變材料表面或內部的組織并獲得所需性能。然而在實際操作中,往往因為一些不值得一提的小細節造成失敗而非技術關鍵所造成,也非書本上提到的典型理論在具體運用上的錯誤,應吸取教訓,引以為誡。今天小編為您整理了一些關于熱處理過程中的雷區,具體如下。
1、要求較高硬度且尺寸較大的淬火件不能采用碳鋼
零件淬火后表面可達到的硬度取決于鋼材的淬硬性、截面尺寸和淬火劑。其它條件一定時,隨零件尺寸的增大,淬火后其表面硬度下降。因此,在設計選擇淬火件的材料時,必須考慮淬火硬度與尺寸的效應。而對于碳鋼,因其淬透性較差,其淬火硬度與尺寸效應比較明顯,當所設計的零件截面尺寸大于所選用鋼種的臨界淬透直徑時,達不到預定的硬度要求。因此,對于這種工件應選用淬透性更好的合金鋼。
2、機械設計時不能簡單套用手冊中所列材料的力學性能數據
各種手冊中所列力學性能數量,一般都是根據能淬透的小尺寸試樣作試驗而得到的數據。因此在使用這些數據時必須注意尺寸效應對力學性能的影響。當零件直徑(厚度)與材料臨界淬透直徑相近時可采用手冊中的數據作為設計與選材的依據。當零件尺寸大于材料臨界直徑較多時,隨著截面尺寸的增大,鋼材的力學性能將降低(這種現象稱為尺寸效應),尤其是對于淬透性低的鋼,其尺寸效應特別明顯。
3、形狀復雜的淬火件不能選用變形大的鋼
形狀復雜的工件,在淬火時由于熱應力及組織應力的作用,會在工件內部產生很大的內應力,導致工件變形甚至開裂而報廢。要消除淬火時產生的副作用.必須設法減少淬火冷卻速度,要在較低冷速下也能淬硬,必須選用淬透性較好和變形小的鋼種。
4、在淬火油槽內應嚴防有水進入
油是某些小截面合金鋼常用的淬火劑,但是,若把水無意地帶入普通淬火油中,且油非水溶性,油則會與水乳化形成乳化液,這種介質的冷卻能力一股比油差。若油為非乳化液,水與油分層存在,水位于油槽的底部,在淬火時可能會引起工件淬火變形開裂,若水層較厚,淬火時迅速汽化的水可能會引起爆炸。
有時不可避免地要用到水油雙介質淬火,應要求管理到位,定期分離。
5、淬火夾具的設計與制造不能無原則隨意制造
為了保證淬火工件能合理加熱并以正確的方式浸入淬火劑中,提高生產效率,在生產中常需要設計和制造一些夾具,淬火夾具設計的好壞對產品的質量有很大關系,因此淬火夾具的設計與制造不可隨意迸行,須滿足以下要求:
(1)赤熱時經不起工件給予的負重,加熱冷卻時夾具的變形妨礙工件自由伸長的夾具、掛具不宜使用。
(2)夾具的體積和重量過大、過重不宜使用。
(3)結構上影響工件冷卻的夾具不宜使用。
(4)用作夾具的材料不宜采用高碳鋼,最好采用低碳鋼,因為高碳鋼難以焊接制造,易從斷口處斷裂,影響淬火。高碳鋼易于氧化脫碳,在反復沖火時因反復淬硬而折斷,使用壽命較短。
6、高、中頻及表面淬火件必須經過預備熱處理
高、中頻表面淬火較普通淬火后的工件相比,表面硬度高,強度高,疲勞強度高。這些優越的性能主要是由于高、中頻加熱是一種無保溫的快速加熱,這種加熱條件造成奧氏體成分不均勻,奧氏體晶粒及亞結構的細化,淬火后淬硬層內馬氏體針極為細小,碳化物的彌散度極高。
這些優越的組織及優良的性能是在細小的原始組織下才會得到。如果原始組織中存有大塊游離的鐵素體,淬火后就會出現淬硬層厚薄不均勻,從而影響淬硬層硬度的均勻性,降低淬硬層的性能,或淬火后出現軟點。因此對高、中頻淬火件在淬火前要進行正火或調質處理,得到細小均勻的組織。
7、氣體滲碳工件間距不能太小
氣體滲碳是靠風扇使氣氛在爐內強烈循環,以達到爐內氣氛均勻。要想達到爐氣在滲碳罐內循環良好的目的,工件的間距不能過小。尤其是一些小的滲碳體,在裝爐時不僅工件間不能相互接觸,也不能使間距過小,不然便會使爐內氣氛難以流通。爐內氣氛不均,甚至使爐內局部造成死角,造成滲碳不良。一般情況下,工件間距要保持5～10mm間隙。
8、高碳高合金鋼的淬火返修件不宜直接淬火
高碳高合金鋼Ms點較低,淬火比容較大,因此淬火件存在較大的內應力,若直接重新淬火,很容易變形和開裂。因此在重新淬火之前必須迸行一次退火處理,以消除其內應力。
9、采用高溫淬火的高合金模具不能用一次長時間回火代替多次回火
高溫淬火的高合金模具要進行多次回火,如由3Cr2W8鋼制造的熱鍛模要進行兩次以上的回火。這是因為這些高溫淬火的高合金工件,淬火后組織內有更多的殘余奧氏體,多次回火的目的使殘余奧氏體在回火冷卻時完成向馬氏體轉變,使殘余奧氏體轉變的馬氏體再轉變成回火馬氏體。若采用一次長時間回火則難以實現上述組織轉變,屬回火不充分,會導致二次硬化現象不明顯,工件尺寸穩定性較差,脆性較大,壽命偏低。
10、有網狀碳化物存在的高碳鋼不宜進行球化退火
高碳鋼為了降低硬度和獲得較好的加工性能,在淬火時不易出現過熱、變形和開裂,一般都采用球化退火。但在球化退火前,鋼中不能有嚴重的網狀碳化物存在,若存在網狀碳化物,將阻止球化的進行。對于具有嚴重網狀碳化物組織的高碳鋼,在球化退火前必須采用正火處理,消除網狀碳化物,之后再進行球化退火。
?來源:模具工業
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