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(1)概念:將鋼加熱到適當溫度,保持一定時間,然后緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝。

(2)目的:

a、將低鋼的硬度,提高塑性(以利于切削加工);

b、細化晶粒,均勻鋼的組織及成分;

c、消除鋼中的殘余內應力,防止變形開裂

(3)分類:完全退火;球化退火;去應力退火

(1)概念:將鋼加熱到Ac3或ACcm以上30～500C,保溫適當的時間,在空氣中冷卻的工藝方法。

(2)目的:

與退火的目的基本相同,但正火冷卻速度比退火稍快,故正火后得到的珠光體組織比較細,強度、硬度比退火鋼高。

正火比退火生產周期短,成本低操作方便,故在可能條件下優先采用正火,但復雜零件宜采用退火。

(1)概念:將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度,保溫一定時間,然后以適當速度冷卻,獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。

(2)目的:為了獲得馬氏體,提高鋼的強度和硬度。

(1)概念:將淬火后的鋼,再加熱到Ac1點以下的某一溫度,保溫一定時間,然后冷卻到室溫的熱處理工藝。

(2)目的:

a、消除內應力;

b、獲得所需的力學性能(提高鋼的韌性,適當調整鋼的強度和硬度);

c、穩定組織和尺寸

1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具

例如,20,20Cr,20CrMnTi等鋼的工藝路線為:下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→冷擠壓成形→再結晶退火→機械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

2.高合金滲碳鋼制模具

例如12CrNi3A,12CrNi4A鋼的工藝路線為:下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

3.調質鋼制模具

例如,45,40Cr等鋼的工藝路線為:下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→調質→機械精加工→修整、拋光→裝配。

4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具

例如T7A～T10A,CrWMn,9SiCr等鋼的工藝路線為:下料→鍛成模坯→球化退火→機械粗加工→去應力退火→機械半精加工→機械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

5.預硬鋼制模具

例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等鋼。對于直接使用棒料加工的,因供貨狀態已進行了預硬化處理,可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的,其工藝路線為:下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理(34～42HRC)→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。

(一)滲碳鋼塑料模的熱處理特點

1.對于有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具,要選用滲碳鋼來制造,并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。

2.對滲碳層的要求,一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm,當壓制含硬質填料的塑料時模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm,壓制軟性塑料時滲碳層厚度為0.8～1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%～1.0%為佳。若采用碳、氮共滲,則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。       

3.滲碳溫度一般在900～920℃,復雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時間為5～10h,具體應根據對滲層厚度的要求來選擇。滲碳工藝以采用分級滲碳工藝為宜,即高溫階段(900～920℃)以快速將碳滲入零件表層為主;中溫階段(820～840℃)以增加滲碳層厚度為主,這樣在滲碳層內建立均勻合理的碳濃度梯度分布,便于直接淬火。

4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同,滲碳后可分別采用:重新加熱淬火;分級滲碳后直接淬火(如合金滲碳鋼);中溫碳氮共滲后直接淬火(如用工業純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具);滲碳后空冷淬火(如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具)。

(二)淬硬鋼塑料模的熱處理

1.形狀比較復雜的模具,在粗加工以后即進行熱處理,然后進行精加工,才能保證熱處理時變形最小,對于精密模具,變形應小于0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分嚴格,因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等。應在保護氣氛爐中或在嚴格脫氧后的鹽浴爐中加熱,若采用普通箱式電阻爐加熱,應在模腔面上涂保護劑,同時要控制加熱速度,冷卻時應選擇比較緩和的冷卻介質,控制冷卻速度,以避免在淬火過程中產生變形、開裂而報廢。一般以熱浴淬火為佳,也可采用預冷淬火的方式。

3.淬火后應及時回火,回火溫度要高于模具的工作溫度,回火時間應充分,長短視模具材料和斷面尺寸而定,但至少要在40～60min以上。

1.預硬鋼是以預硬態供貨的,一般不需熱處理,但有時需進行改鍛,改鍛后的模坯必須進行熱處理。

2.預硬鋼的預先熱處理通常采用球化退火,目的是消除鍛造應力,獲得均勻的球狀珠光體組織,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能。

3.預硬鋼的預硬處理工藝簡單,多數采用調質處理,調質后獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要求。由于這類鋼淬透性良好,淬火時可采用油冷、空冷或硝鹽分級淬火。表3-27為部分預硬鋼的預硬處理工藝,供參考。

表1 部分預硬鋼的預硬處理工藝

1.時效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進行固溶處理,即把鋼加熱到高溫,使各種合金元素溶入奧氏體中,完成奧氏體后淬火獲得馬氏體組織。第二步進行時效處理,利用時效強化達到最后要求的力學性能。

2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進行,加熱時間分別可取:1min/mm、2～2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時能準確控制終鍛溫度,鍛造后可直接進行固溶淬火。

3.時效處理最好在真空爐中進行,若在箱式爐中進行,為防模腔表面氧化,爐內須通入保護氣氛,或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑,在裝箱保護條件下進行時效。裝箱保護加熱要適當延長保溫時間,否則難以達到時效效果。部分時效硬化型塑料模具鋼的熱處理規范可參照表2。

表2 部分時效硬化鋼的熱處理規范