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(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,改變材料表面或內(nèi)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(jié)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(qū),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(shù)據(jù)
各種手冊中所列力學性能數(shù)量,一般都是根據(jù)能淬透的小尺寸試樣作試驗而得到的數(shù)據(jù)。因此在使用這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)作為設計與選材的依據(jù)。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(xiàn)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(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應力,導致工件變形甚至開裂而報廢。要消除淬火時產(chǎn)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(chǎn)效率,在生產(chǎn)中常需要設計和制造一些夾具,淬火夾具設計的好壞對產(chǎn)品的質(zhì)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(jīng)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(jīng)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(yōu)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(nèi)馬氏體針極為細小,碳化物的彌散度極高。
這些優(yōu)越的組織及優(yōu)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(xiàn)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(xiàn)軟點。因此對高、中頻淬火件在淬火前要進行正火或調(diào)質(zhì)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(nèi)強烈循環(huán),以達到爐內(nèi)氣氛均勻。要想達到爐氣在滲碳罐內(nèi)循環(huán)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(nèi)氣氛難以流通。爐內(nèi)氣氛不均,甚至使爐內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)變,使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的馬氏體再轉(zhuǎn)變成回火馬氏體。若采用一次長時間回火則難以實現(xiàn)上述組織轉(zhuǎn)變,屬回火不充分,會導致二次硬化現(xiàn)象不明顯,工件尺寸穩(wěn)定性較差,脆性較大,壽命偏低。
10、有網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)狀碳化物存在,若存在網(wǎng)狀碳化物,將阻止球化的進行。對于具有嚴重網(wǎng)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(wǎng)狀碳化物,之后再進行球化退火。
?來源:模具工業(yè)
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