熱處理工藝對(duì)模具變形的影響
一般來說，淬火加熱時(shí)，加熱速度越快，則模具中產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大，易于造成模具的變形開裂。尤其對(duì)于合金鋼及高合金鋼，因其導(dǎo)熱性差，尤需注意進(jìn)行預(yù)熱，對(duì)于一些形狀復(fù)雜的高合金模具，還需采取多次分級(jí)預(yù)熱。但在個(gè)別情況下，采用快速加熱有時(shí)反而可以減少變形，這時(shí)僅加熱模具的表面，而中心還保持“冷態(tài)”，所以相應(yīng)地減少了組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，且中心部變形抗力較大，從而減少了淬火變形，根據(jù)一些工廠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于解決孔距變形方面有一定效果。淬火加熱溫度的高低影響材料的淬透性，同時(shí)對(duì)奧氏體的成分與晶粒大小起作用。(1) 從淬透性方面看，加熱溫度高，將使熱應(yīng)力增大，但同時(shí)使淬透性增高，因此組織應(yīng)力也增大，并逐漸占主導(dǎo)地位。例如，碳素工具鋼T8、T10、T12等，在一般淬火溫度淬火時(shí)，內(nèi)徑表現(xiàn)為縮的傾向，但若提高淬火溫度到≥850℃時(shí)，則由于淬透性增大，組織應(yīng)力逐漸占主導(dǎo)地位，因而內(nèi)徑可能表現(xiàn)為脹的傾向。(2)從奧氏體成分看，淬火溫度提高使奧氏體含碳量增加，淬火后馬氏體的正方度增大(比容增大)，從而使淬火后體積增大。(3)從對(duì)Ms點(diǎn)影響細(xì)看，淬火溫度高，則奧氏體晶粒粗大，將使零件的變形開裂傾向增大。綜合上述，對(duì)所有的鋼種，尤其是某些高碳的中、高合金鋼，淬火溫度的高低會(huì)明顯影響模具的淬火變形，因此，正確選擇淬火加熱溫度是很重要的。一般來說，選擇過高的淬火加熱溫度對(duì)變形是沒有好處的。在不影響使用性能的前提下，總是采用較低的加熱溫度。但對(duì)一些淬火后有較多殘余奧氏體的鋼號(hào)(如Cr12MoV等)，也可通過調(diào)整加熱溫度，改變殘余奧氏體量，以調(diào)節(jié)模具的變形。
總的來說，在Ms點(diǎn)以上增大冷速，會(huì)使熱應(yīng)力顯著增加，結(jié)果使熱應(yīng)力引起的變形趨向增大;在Ms點(diǎn)以下增大冷速則主要使組織應(yīng)力引起的變形趨向增大。對(duì)于不同的鋼種，由于Ms點(diǎn)的高低不同，因而在采用同一淬火介質(zhì)時(shí)，有不同的變形趨向。同一鋼種如采用不同的淬火介質(zhì)，由于它們的冷卻能力不同，因而也有不同的變形趨向。例如，碳素工具鋼的在Ms點(diǎn)比較低，因而采用水冷時(shí)，熱應(yīng)力的影響往往占上風(fēng);而采用由冷時(shí)，則可能是組織應(yīng)力占上風(fēng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，模具常采用分級(jí)或分級(jí)-等溫淬火時(shí)，通常均未完全淬透，故往往以熱應(yīng)力的作用為主，使型腔趨于收縮，不過由于這時(shí)熱應(yīng)力不是很大，因此總的變形量是比較小的。若采用水-油雙液淬火或油淬時(shí)，引起的熱應(yīng)力較大，型腔收縮量將增大。回火溫度對(duì)變形的影響，主要是由于回火過程中的組織轉(zhuǎn)變所引起的。若在回火過程中產(chǎn)生“二次淬火”現(xiàn)象，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，由于生成的馬氏體的比容比殘余奧氏體的大，將引起模具型腔的脹大;對(duì)一些高合金工具鋼如Cr12MoV等，當(dāng)以要求紅硬性為主而采用高溫淬火，多次回火時(shí)，每回一次火，體積就脹大一次。若在其他溫度區(qū)域回火，由于淬火馬氏體向回火馬氏體(或回火索氏體、回火屈氏體等)轉(zhuǎn)變，比容減小，因而，型腔趨向于收縮。另外，回火時(shí)，模具中的殘余應(yīng)力的松弛，對(duì)變形也有影響。模具淬火后，若表面處于拉應(yīng)力狀態(tài)，回火后尺寸將增大;反之，若表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)，則產(chǎn)生收縮。但組織轉(zhuǎn)變及應(yīng)力松弛兩項(xiàng)影響中，前者是主要的。
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