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(1)概念:將鋼加熱到適當(dāng)溫度,保持一定時(shí)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(xì)化晶粒,均勻鋼的組織及成分;

c、消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力,防止變形開(kāi)裂

(3)分類:完全退火;球化退火;去應(yīng)力退火

(1)概念:將鋼加熱到Ac3或ACcm以上30～500C,保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)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(xì),強(qiáng)度、硬度比退火鋼高。

正火比退火生產(chǎn)周期短,成本低操作方便,故在可能條件下優(yōu)先采用正火,但復(fù)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(shí)間,然后以適當(dāng)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(qiáng)度和硬度。

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

(2)目的:

a、消除內(nèi)應(yīng)力;

b、獲得所需的力學(xué)性能(提高鋼的韌性,適當(dāng)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和硬度);

c、穩(wěn)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(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)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(jī)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(diào)質(zhì)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(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)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(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

5.預(yù)硬鋼制模具

例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等鋼。對(duì)于直接使用棒料加工的,因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理,可直接加工成形后拋光、裝配。對(duì)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(yù)硬處理(34～42HRC)→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配。

(一)滲碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn)

1.對(duì)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(lái)制造,并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。

2.對(duì)滲碳層的要求,一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm,當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm,壓制軟性塑料時(shí)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(fù)雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時(shí)間為5～10h,具體應(yīng)根據(jù)對(duì)滲層厚度的要求來(lái)選擇。滲碳工藝以采用分級(jí)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(nèi)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(jí)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(yè)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(fù)雜的模具,在粗加工以后即進(jìn)行熱處理,然后進(jìn)行精加工,才能保證熱處理時(shí)變形最小,對(duì)于精密模具,變形應(yīng)小于0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)格,因此在淬火加熱過(guò)程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過(guò)熱等。應(yīng)在保護(hù)氣氛爐中或在嚴(yán)格脫氧后的鹽浴爐中加熱,若采用普通箱式電阻爐加熱,應(yīng)在模腔面上涂保護(hù)劑,同時(shí)要控制加熱速度,冷卻時(shí)應(yīng)選擇比較緩和的冷卻介質(zhì),控制冷卻速度,以避免在淬火過(guò)程中產(chǎn)生變形、開(kāi)裂而報(bào)廢。一般以熱浴淬火為佳,也可采用預(yù)冷淬火的方式。

3.淬火后應(yīng)及時(shí)回火,回火溫度要高于模具的工作溫度,回火時(shí)間應(yīng)充分,長(zhǎng)短視模具材料和斷面尺寸而定,但至少要在40～60min以上。

1.預(yù)硬鋼是以預(yù)硬態(tài)供貨的,一般不需熱處理,但有時(shí)需進(jìn)行改鍛,改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理。

2.預(yù)硬鋼的預(yù)先熱處理通常采用球化退火,目的是消除鍛造應(yīng)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(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡(jiǎn)單,多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理,調(diào)質(zhì)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(shí)可采用油冷、空冷或硝鹽分級(jí)淬火。表3-27為部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝,供參考。

表1 部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝

1.時(shí)效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進(jìn)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(jìn)行時(shí)效處理,利用時(shí)效強(qiáng)化達(dá)到最后要求的力學(xué)性能。

2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進(jìn)行,加熱時(shí)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(shí)能準(zhǔn)確控制終鍛溫度,鍛造后可直接進(jìn)行固溶淬火。

3.時(shí)效處理最好在真空爐中進(jìn)行,若在箱式爐中進(jìn)行,為防模腔表面氧化,爐內(nèi)須通入保護(hù)氣氛,或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑,在裝箱保護(hù)條件下進(jìn)行時(shí)效。裝箱保護(hù)加熱要適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間,否則難以達(dá)到時(shí)效效果。部分時(shí)效硬化型塑料模具鋼的熱處理規(guī)范可參照表2。

表2 部分時(shí)效硬化鋼的熱處理規(guī)范