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在制造模具零件時(shí),通常為了達(dá)到要求的硬度和強(qiáng)度都會(huì)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(shí)際操作中,往往因?yàn)橐恍┎恢档靡惶岬男〖?xì)節(jié)造成失敗而非技術(shù)關(guān)鍵所造成,也非書本上提到的典型理論在具體運(yùn)用上的錯(cuò)誤,應(yīng)吸取教訓(xùn),引以為誡。今天小編為您整理了一些關(guān)于熱處理過程中的雷區(qū),具體如下:

零件淬火后表面可達(dá)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(shí),隨零件尺寸的增大,淬火后其表面硬度下降。因此,在設(shè)計(jì)選擇淬火件的材料時(shí),必須考慮淬火硬度與尺寸的效應(yīng)。

而對(duì)于碳鋼,因其淬透性較差,其淬火硬度與尺寸效應(yīng)比較明顯,當(dāng)所設(shè)計(jì)的零件截面尺寸大于所選用鋼種的臨界淬透直徑時(shí),達(dá)不到預(yù)定的硬度要求。因此,對(duì)于這種工件應(yīng)選用淬透性更好的合金鋼。

各種手冊(cè)中所列力學(xué)性能數(shù)量,一般都是根據(jù)能淬透的小尺寸試樣作試驗(yàn)而得到的數(shù)據(jù)。因此在使用這些數(shù)據(jù)時(shí)必須注意尺寸效應(yīng)對(duì)力學(xué)性能的影響。

當(dāng)零件直徑(厚度)與材料臨界淬透直徑相近時(shí)可采用手冊(cè)中的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)與選材的依據(jù)。當(dāng)零件尺寸大于材料臨界直徑較多時(shí),隨著截面尺寸的增大,鋼材的力學(xué)性能將降低(這種現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)),尤其是對(duì)于淬透性低的鋼,其尺寸效應(yīng)特別明顯。

形狀復(fù)雜的工件,在淬火時(shí)由于熱應(yīng)力及組織應(yīng)力的作用,會(huì)在工件內(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致工件變形甚至開裂而報(bào)廢。

要消除淬火時(shí)產(chǎn)生的副作用,必須設(shè)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。

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(huì)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(shí)可能會(huì)引起工件淬火變形開裂,若水層較厚,淬火時(shí)迅速汽化的水可能會(huì)引起爆炸。

有時(shí)不可避免地要用到水油雙介質(zhì)淬火,應(yīng)要求管理到位,定期分離。

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(shè)計(jì)和制造一些夾具,淬火夾具設(shè)計(jì)的好壞對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大關(guān)系,因此淬火夾具的設(shè)計(jì)與制造不可隨意迸行,須滿足以下要求:

1)赤熱時(shí)經(jīng)不起工件給予的負(fù)重,加熱冷卻時(shí)夾具的變形妨礙工件自由伸長(zhǎng)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(jié)構(gòu)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?yàn)楦咛间撾y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(fù)沖火時(shí)因反復(fù)淬硬而折斷,使用壽命較短。

高、中頻表面淬火較普通淬火后的工件相比,表面硬度高、強(qiáng)度高、疲勞強(qiáng)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(jié)構(gòu)的細(xì)化,淬火后淬硬層內(nèi)馬氏體針極為細(xì)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(xì)小的原始組織下才會(huì)得到。如果原始組織中存有大塊游離的鐵素體,淬火后就會(huì)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(diǎn)。因此對(duì)高、中頻淬火件在淬火前要進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理,得到細(xì)小均勻的組織。

氣體滲碳是靠風(fēng)扇使氣氛在爐內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán),以達(dá)到爐內(nèi)氣氛均勻。要想達(dá)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(shí)不僅工件間不能相互接觸,也不能使間距過小,不然便會(huì)使?fàn)t內(nèi)氣氛難以流通。爐內(nèi)氣氛不均,甚至使?fàn)t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。

高碳高合金鋼Ms點(diǎn)較低,淬火比容較大,因此淬火件存在較大的內(nèi)應(yīng)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(yīng)力。

高溫淬火的高合金模具要進(jìn)行多次回火,如由3Cr2W8鋼制造的熱鍛模要進(jìn)行兩次以上的回火。這是因?yàn)檫@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(shí)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(zhǎng)時(shí)間回火則難以實(shí)現(xiàn)上述組織轉(zhuǎn)變,屬回火不充分,會(huì)導(dǎo)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。

高碳鋼為了降低硬度和獲得較好的加工性能,在淬火時(shí)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(yán)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(jìn)行。

對(duì)于具有嚴(yán)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(jìn)行球化退火。

來源:模具工業(yè)