课程设计--热挤压模具材料的选择及工艺设计（如热挤压冲头）.doc

专业课程设计任务书学生姓名： 班级：设计题目：热挤压模具材料的选择及工艺设计（如热挤压冲头）设计内容：1、 根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。2、 选材，并分析选材依据。3、 制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。4、 制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。5、 分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。H13制造铝合金压铸模具上模材料的选择与工艺设计目录0 前言1 铝合金压铸模具上模的服役条件和性能要求51.1 铝合金压铸模具上模服役条件51.2 铝合金压铸模具上模性能要求52 铝合金热作模具上模的选择62.1 高韧性热作模具钢72.1.1 5CrNiMo钢72.1.2 5CrMnMo钢 82.1.3 4CrMnSiMoV钢82.1.4 3Cr2MoWVNi钢82.1.5 4Cr3Mo3W4VNb钢82.1.6 H13钢 92.2 高热强性热作模具钢92.2.1 3Cr2W8V钢92.2.2 3Cr3Mo3W2V钢92.2.3 5Cr4Mo2W2VSi钢103 H13化学成分及每个元素的作用103.1 H13化学成分及物理性能103.2 H13每个元素的作用114 H13热处理加工工艺路线及作用124.1 铝合金热作模具上模热处理工艺曲线124.2 热处理工艺的作用124.2.1 退火处理124.2.2 淬火工艺134.2.3 回火工艺134.2.4 氮化处理145 热处理工艺曲线及加工规范145.1铝合金热作模具热处理工艺曲线145.2 热加工规范145.2.1锻后退火规范145.2.2淬火规范155.2.3 回火规范165.2.4氮化处理规范 165.2.5 H13钢热处理工艺卡176 热处理中可能出现的缺陷及防止和补救措施176.1软点176.1.1 产生软点的原因176.1.2补救措施176.2 淬火裂纹176.2.1产生淬火裂纹的原因186.2.2防止和补救措施186.3 硬度不合格186.3.1硬度不足产生的原因186.3.2防止和补救措施186.4 表面腐蚀196.5 变形和畸变196.5.1 加热速度196.5.2 加热温度206.5.3 冷却介质和冷却方法206.6 过热、过烧217 性能检测方法218 课程设计的体会与感受22【参考文献】0 前言模具是机械工业重要的基础工艺装备。模具成形具有效率高、质量好、节约原材料、降低成本等许多优点， 模具被广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的成型。模具材料的研究开发、强韧化处理, 特别是新型材料的开发和引进对模具行业的发展注入了新的活力。其中一个重要的方面就是开发多用途和具有特殊性能的模具材料。一种新型模具钢既可作模锻用钢, 也可作挤压和压铸用钢; 既可作热作模具钢, 也可作冷作模具钢。另一个重要的趋势就是采用新的热处理和表面技术, 挖掘传统材料的性能潜力。热作模具在工作中既有力的作用又有热的作用，随着高效、高速、高强度、大吨位的机械化、自动化加工成形设备的发展，以及热锻模、热挤压模、热镦模、压铸模等复杂工艺的广泛应用，对模具的强度、冲击韧度、红硬性和耐磨性，提出了更高的要求。本文就常用热作模具钢H134Cr5MoSiV1的主要性能特点及热处理工艺作了探索，并对H13制造汽车铝合金压铸进行了探讨。1 铝合金压铸模具上模的服役条件和性能要求。1.1 铝合金压铸模具上模服役条件压铸模属于热作模具。热作模具在工作时承受巨大的冲击力、压应力、张应力、弯曲应力，模具型腔与高温（有时可达11501200）金属接触后，本身温度可达300400，局部高达500600。还经常受空气、油、水等的反复冷却，在时热时冷的苛刻条件下工作的模具，其型腔表面极易产生疲劳裂纹（即龟裂）。此外，炽热的金属在模具型腔中变形所产生的强烈摩擦，容易因摩擦而使精度降低，因而要求热作模具钢具有足够的热强行、热疲劳性、韧性、硬度和耐磨性、良好的导热性和耐蚀性，还要求具有较高的淬透性，以保证整个截面具有一致的力学性能。1.2 铝合金压铸模具上模性能要求 在工作中承受压应力、拉应力、弯曲应力及冲击应力, 还经历强烈的摩擦, 因此它必须具有高的强度和韧性的良好配合, 同时还应有足够的硬度和耐磨性。 它与炽热金属经常接触, 型腔表面温度可高达400 600 。因此它必须具有高的回火稳定性,以便在工作时仍能维持高的强度和韧性。 它在工作中反复受到炽热金属的加热和冷却剂的冷却交替作用, 极易引起龟裂现象, 即所谓热疲劳。因此它必须具有抗热疲劳的能力。2 铝合金热作模具上模的选择表1 常用热作模具用钢举例模具类型工作条件推推荐用钢锤锻模整体模具5CrMnMo,5CrNiMo,4CrMnSiMoV, 5Cr2NiMoV镶块4Cr5MoSiV1, 3Cr2W8V, 3Cr3Mo3W2V, 4CrMnSiMoV整体模具4Cr5MoSiV1, 4Cr5MoSiV,4Cr5W2SiV, 5Cr4W25CrMnMo,5CrNiMo,4Cr2MnSiMoV压立机锻模镶拼模具热顶锤锻模3Cr2W8V, 5Cr4Mo2W2SiV, 4Cr5MoSiV, 5CrNiMo高速锤锻模5CrNiMo, 4Cr5MoSiV1, 4Cr5MoSi热挤压模轻金属及其合金、钢及其合金的凹模、冲头、管材挤压芯棒、穿孔芯棒等5CrNiMo, 3Cr2W8V, 3Cr3Mo3W2V,5Cr4Mo2W2SiV, 4Cr5MoSiV,4CrMnSiMoV, 4Cr5MoSiV1温热挤压模W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2, 6W6Mo5Cr4V, 6Cr4W3Mo2VNb热剪切模5CrNiMo, 4CrMnSiMoV, 4Cr5MoSiV1, 6W6Mo5Cr4V中、小型热轧工作辊60CrMo, 50CrNiMo, 50CrMnMo, 9Cr, 70Cr3Mo,60CrNiMo2.1 高韧性热作模具钢2.1.1 5CrNiMo钢 该钢具有良好的塑性、韧性、尺寸效应不敏感, 该钢是目前国内用量较大的锻模钢, 通常用于形状复杂、冲击负荷大的大型或特大型锻模钢。但由于碳化物形成元素含量低, 其热稳定性差,高温强度低。同时, 因淬火出油温度低, 容易开裂。实际操作时为避免开裂, 常于200 左右出油空冷,这样, 在模具表面虽获得了一层马氏体组织, 但心部却处于奥氏体状态, 当模具于380 540 回火时,心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织, 冲击韧度极差, 模具寿命低。为了提高热锻模使用寿命, 可采用等温处理方法。即淬火加热后, 将模具于160 180 硝盐中分级停留, 使发生部分马氏体转变,然后再转入280 300 硝盐中等温停留2 3 h。此时, 模具钢的组织由马氏体+ 下贝氏体+ 少量残余碳化物组成, 回火后获得回火下贝氏体组织, 模具寿命明显提高。2.1.2 5CrMnMo钢 该钢与5CrNiMo 钢的各种性能相类似, 由于考虑我国资源情况, 为节约镍而以锰代镍而研制的。使用中发现, 在淬透性及韧性方面, 5CrMnMo 钢均低于5CrNiMo 钢, 只适用于制造要求较高强度和耐磨性, 而韧性要求不甚高时的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模具, 也可用于工作温度低于500 的其他小型热作模具。2.1.3 4CrMnSiMoV钢该钢具有较高的强度、耐磨性和良好的冲击韧度, 其高温性能, 抗回火稳定性, 热疲劳抗力均比5CrNiMo 钢好。淬火规范: 淬火温度为( 870 + 10) , 在20 60 油中冷却至油温, 淬火硬度为HRC46 58。该钢适用于大、中型锻模, 也可用于中、小型锻模, 与5CrNiMo 等热模钢寿命比较, 4CrMnSiMoV 钢使用寿命最高。2.1.4 3Cr2MoWVNi钢 该钢含碳量较低, 淬火后最高硬度为HRC52。该钢具有二次硬化效应, 经600回火后, 仍能保持较高的硬度( HRC45-50) , 回火温度高于600 后硬度才急剧下降, 因而其热稳定性明显高于5CrNiMo、5CrMnMo 和4CrMnSiMoV 钢。2.1.5 4Cr3Mo3W4VNb钢 钢增加了Ti、Nb的含量，细化了晶粒，碳化物分布更均匀，高温强度、耐磨性和耐疲劳性能得到改善。热处理后， 其硬度可达55 HRC左右，抗拉强度和冲击韧度都有了明显的改善。可用于高温金属的热锻模具。2.1.6 H13钢 该钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢之一，具有高的淬透性、韧性以及优良的抗热裂能力等优点。但因其含碳量较低，回火中二次硬化能力较差， 使用温度高于540 时硬度出现迅速下降。另外, H13有较大的尺寸效应，在截面较大时，心部韧性显著下降。可用于制造小型锤锻模，也可以用于制造大、中型锤锻模。它适用于制造压铸模、挤压模、热切边模、热锻模的热冲孔模具等。H13钢在我国为4Cr5MoSiV1钢2.2 高热强性热作模具钢热强性热作模具钢具有较高的回火抗力及稳定性, 主要应用于较高温度下工作的热顶锻模具、热挤压模具、铜及黑色金属压铸模具、压力机模具等。GB1299- 85合金工具钢技术条件 中3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl 3 个钢号属此类热作模具钢。试用较好的高温热作模具钢4Cr3Mo2NiVNb、奥氏体耐热钢、4Cr3MoW4VNb( GR) 、6Cr4Mo3NiWV(G2) 等钢。2.2.1 3Cr2W8V钢该钢是钨系高热强化模具钢的代表钢号, 合金元素以钨为主, 钨质量分数高达8% 以上。淬火温度1 050 1 200 , 硬度HRC49 56,550 左右回火时出现二次硬化, 经350及450等温淬火后可得到较高的冲击韧度和硬度。因冷热疲劳抗力差, 在急热、急冷条件下工作容易出现冷热模具的失效是指模具丧失了正常的工作能力，其生产出的产品已成为废品。疲劳裂纹而失效, 则不适宜在急冷、急热条件下工作, 但因其抗回火能力较高, 仍作为高热强性热作模具钢而在许多热加工领域应用。2.2.2 3Cr3Mo3W2V钢该钢冷加工、热加工性能良好, 淬、回火温度范围较宽。推荐淬火规范: 淬火温度为1 060 1 130 , 在20 60 油中冷却至油温, 淬火硬度为HRC52 56。具有较高的热强性、热疲劳性能, 又具有良好的耐磨性和抗回火稳定性。该钢适宜制造镦锻、压力机锻造等热作模具, 模具使用寿命较高。2.2.3 5Cr4Mo2W2VSi钢该钢是基体钢内型的热作模具钢, 经适当的热处理后具有高的硬度、强度, 好的耐磨性, 高的高温强度以及好的回火稳定性等综合性能, 此外也具有一定的韧性和抗热疲劳性能。推荐淬火规范: 淬火温度为1 080 1 120 , 在20 60 油中冷却至油温, 淬火硬度为HRC61 63。该钢的热加工性能也较好, 加工温度范围较宽, 适于制造热挤压模、热锻压模、温锻模以及要求韧性较好的冷镦用模具。H13与4Cr5MoSiV钢相比，该钢具有较高的热强度和硬度，在中温条件下具有很好的韧性热疲劳性和一定的耐磨性，不易产生热疲劳裂纹，且抗粘结力强，与熔融金属相互作用小，而且可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。在较低的奥氏体化温度条件下空淬，热处理变形小，空淬时产生氧化铁皮处理变形小，而且可以抗熔融铝的冲蚀作用。使用寿命远高于第一代模具钢5CrNiMo和3Cr2W8V。因此选择H13来制造铝合金压铸模具。3 H13化学成分及每个元素的作用3.1 H13的化学成分及物理与力学性能 H13的化学成分表2 H13钢的化学成分( 质量百分数%)CSiMnCrMoVPS0.320.450.801.200.200.504.755.501.101.750.801.200.0300.030 H13钢的物理性能、力学性能如下：线膨胀系数l：11.510-6/,(22500)；12.210-6/,(22800)；热导率：28.4W/(mK) (800)；密度：7.8g/cm3 ,(20)；7.7g/cm3 ,(400)；3.2 各元素的作用3.2.1 Cr铬和其他碳化物形成元素一起提供给钢具有较高的淬透性和好的抗软化能力，所以该钢在空冷条件下能够淬硬。在6 barN2气体真空处理条件下可淬透直径为160mm。但铬的加入会增加碳化物的不均匀程度，致使钢中会出现亚稳定的共晶碳化物，这种碳化物现在国内一般可用高碳铬轴承钢相关标准予以评定。铬含量的提高有利于增加材料的热强度，但对韧度不利。3.2.2 Mo和W1/2W+M0的量至1以上时，会使材料500以上进行回火时仍获得较高硬度，并具有二次硬化能力。3.2.3 VH13钢的二次硬化能力不很明显，提高V的含量，如V的量由0.4（SKD6,相当于H11）提高至1%，使H13钢（SKD61）的热强度和热稳定性提高了，同时V也增加水冲洗抗力，实际上是提高水浸侵蚀磨损抗力。3.2.4 W、M0、V、Nb钢中加入W、M0、V、Nb等形成M6C和MC型碳化物的元素，能对奥氏体晶粒细化，也使溶入奥氏体后在回火过程中产生二次硬化效果。对Cr的加入形成的碳化物为M23C6型，其在1100奥氏体化时基本上溶解完了，（全部溶入奥氏体的温度是1160），这将决定H13钢的最佳奥氏体化温度处于10201080范围内3.2.5 Si钢中增加Si的量除了固溶强化影响外，它能改进钢的高温抗氧化能力，直至800（1475）。但Si有损于韧度提高。现在H13钢的发展正在向低Si高M0的第二阶段进行，（发展第一阶段是提高H13钢的材质和热处理水平）。人们已逐渐认识到低Si的效果主要有：减轻材料的偏析，改善宏观组织均匀程度；减少凝固时液/固界面上成分过冷，改善结晶的微观组织和奥氏体晶粒细化；提高钢的韧度以及抗热裂能力和减低高温疲劳裂纹扩展速度以及高温蠕变裂纹扩展速率,延缓钢的贝氏体转变4 H13热处理加工工艺路线及作用4.1 铝合金压铸模上模的生产工艺流程图如下：下料锻造球化退火粗加工稳定处理精加工 淬火两次回火钳修打磨渗氮4.2 热处理工艺的作用锻后热处理是在锻造过程完成之后进行的,其主要目的是防止和消除白点问题;其次是消除锻造应力,降低锻件表面硬度,提高切削加工性能;另外,可调整与改善锻件在锻造过程中形成的过热与粗大组织,降低锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性,细化钢的奥氏体晶粒。注：临界点：Ac1 860；Ac3 915；Ar1 775；Ar3 815；Ms 340。4.2.1 退火处理退火：是将刚加热到适当的温度，经过保温后以适当的速度冷却，以降低硬度、改善组织、提高加工性的一种热处理工艺。就大部分工艺而言，退火的三个基本特点： 加热温度在Ac1以上 慢冷 得到珠光体类组织退火包括锻造后的球化退火和模具制作过程中的去应力退火两部分。其主要目的： 在原材料阶段进行结晶组织的改良； 方便加工而降低硬度； 防止加工后变形和淬火裂纹而去除内应力；4.2.2 球化退火。球化退火目的：得到球化体组织，它是任何一种钢具有最佳塑性和最低硬度的一种组织模具钢经锻造后，钢的内部组织变成不稳定的结晶，硬度高切削困难，且此种状态的钢，内应力大，加工后容易变形和淬裂，机械性能差，为使碳化物结晶变成球化稳定组织须进行球化退火。4.2.3 淬火工艺淬火：钢的淬火就是将钢加热到临界温度（Ac1或A1）以上，保温一定的时间使之奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却的一种工艺过程。目的：提高硬度和耐磨性；提高强韧性；提高耐蚀性和耐热性。淬火规范 淬火前：采用热平衡法，提高模具加热和冷却的整体一致性。对凡是影响到这一点的薄壁孔、沟槽、型腔等，都要进行填充、封堵，尽量做到模具能均衡加热和冷却；同时，注意装炉方式，防止压铸模在高温时因自重而引起的变形。 模具的加热：在加热过程中要缓慢加热（用200/h升温），并采用两级预热方式，防止快速升温造成模具内、外温差过大，引起过大的热应力，同时减小相变应力。 淬火温度与保温时间：要采用下限淬火加热温度，均热时间不宜过短或过长，一般由壁厚和硬度来确定均热时间。 淬火冷却：采用预冷方式，并通过调节气压与风速，有效的控制冷却速度，使之最大限度地实现理想冷却。即：预冷到850后，增大冷却速度，快速通过“C”曲线鼻部，模温在500以下则逐渐降低冷却速度，到Ms点以下则采用近似等温转变的冷却方式，以最大限度地减少淬火变形。模具冷却到约150时，关闭冷却风机，让模具自然冷却。4.2.4 回火工艺回火：将淬火后的钢在A1以下的温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程。回火的目的： 降低或消除淬火引起的残余内应力，稳定尺寸； 提高淬火钢的塑性和韧性，降低其脆性。4.2.4氮化处理氮化：是将氮渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性和疲劳强度的一种化学热处理方法。目的：高的硬度和耐磨性；高的疲劳强度；变形小而规律性强；较高的抗蚀性能。5 热处理工艺曲线及加工规范5.1 铝合金热作模具热处理工艺曲线图1 H13热处理的工艺曲线5.2 热加工规范5.2.1锻后退火规范 随炉升温至温度860-890，保温时间3-4H，以30/h的冷速，炉冷至温度500，出炉空冷，硬度229HBS。 退火的组织图2 H13 模具钢球化退火组织：点状或球状珠光体+少量网状分布的二次碳化物5.2.2淬火规范淬火温度1020，油冷却，回火温度590，两次回火，第二次回火温度应比第一次低20，回火硬度47-49HRC。5.2.2.1 推荐淬火 预热温度600-630，保温时间1.5-2h，然后升温到830-850，保温1.5-2h。 淬火温度1040-1080，保温时间2-2.5h，出炉油淬，冷至130左右时，取出空冷。 淬火后必须在1-2h内进行回火。加热温度380-400，保温时间1h，回火温度580-600，保温时间2h。第二次回火温度560-580，保温时间2h，出炉空冷。 淬火的组织与图片图3 H13 模具钢1040淬火组织：马氏体（针状、板条状）+残余奥氏体+弥散分布的碳化物+少量针状下贝氏体(500X)5.2.2.2 真空淬火规范预热温度一次500-550，二次800-820，真空度0.1Pa。淬火温度1020-1050，真空度10-1Pa，油或氮气冷却。回火温度560-600，硬度45-50HRC。5.2.3 回火规范H13模具钢淬火后应进行2-3次回火，以期获得所要求的力学性能。淬火后的模具温度在低于70时就应尽快回火，这对尺寸较大、形状复杂的热作模具尤为重要。同时，为避免热作模具回火时重新产生残余应力，回火加热和冷却应缓慢进行。H13模具钢的回火工艺应根据热作模具的工作条件和具体的失效形态来确定回火温度和硬度。一般优质H13模具钢大都采用540-6503h高温回火，以提高模具的韧性和减少残余奥氏体在模具钢中发生转变而引起脆性。5.2.4氮化处理 一般压铸模经淬火、回火（45-47HRC）后就能使用，但为了提高模具的耐磨性、抗蚀性和抗氧化性，防止粘模，延长模具的寿命，必须进行氮化处理。氮化层深度一般为0.15-0.2mm。氮化后需要打光，磨去白亮层（厚约0.01mm左右）5.2.5 H13钢热处理工艺卡表3 铝合金热作模具的热处理工艺卡热处理工艺卡产品型号零（部）件图号产品名称铝合金热作模具零（部）件名称零件简图：材料牌号H13零件重量工艺路线下料 锻造 球化退火 粗加工 稳定处理 精加工 淬火 两次回火 钳修 打磨 渗氮技术条件检验方法硬化层深度0.20.3mm能谱仪线分析硬度60HRC洛氏硬度计金相组织马氏体（针状、板条状）+残余奥氏体+弥散分布的碳化物+少量针状下贝氏体金相显微镜微观组织结构检测力学性能抗拉强度测试仪允许变形量卡尺工序号工序名称设备装炉方式及数量装炉温度加热温度加热时间min保温时间min冷却工时介质温度时间1球化退火箱式炉25860空气2淬火盐浴炉25550 8501280油3一次回火25600空气4二次回火25560编制人编制日期审核日期6 热处理中可能出现的缺陷及防止和补救措施6.1软点模具热处理过程中出现软点（即硬度不足的小区域），即造成表面模具的硬度不一致，直接影响到耐磨性与尺寸的稳定性，同时会造成其使用寿命的降低。6.1.1 产生软点的原因 原材料中存在带状组织或大块的铁素体组织，或预热处理不当，在钢中保留了大量的大块铁素体； 加热温度不足或保温时间短，奥氏体成分不均匀，淬火组织为马氏体加部分铁素体； 模具表面热处理前局部脱碳、存在氧化皮或锈斑、附着有脏物等等； 冷却介质选择不当，局部冷速过低发生珠光体转变。6.1.2补救措施 合理选材，对缺陷材料进行预热处理消除缺陷； 正确选择加热温度和保温时间，确保成分的均匀化； 选择合适的冷却介质，淬火时要分散冷却，防止其内外冷却不均匀，严格控制冷却介质的温度； 重新淬火，但应正火、退火或高温回火处理后方可进行，对于有组织缺陷的模具进行预先处理。6.2 淬火裂纹淬火裂纹出现在淬火后期或冷却后，由于零件内部的内外存在温差，引起了不均匀的胀缩产生的热应力和组织变化产生的组织应力的综合作用，当拉应力超过材料的强度极限时产生脆性断裂。6.2.1产生淬火裂纹的原因 原材料内存在裂纹，碳化物偏析严重，网状或带状堆积等； 锻造或轧制不当，出现缩孔、夹层、白点等； 加热温度过高，保温时间过长，引起组织过热，晶粒粗大；冷却过于剧烈，冷却介质选择不当； 淬火后未及时回火。6.2.2防止和补救措施 严格控制淬火温度和保温时间，减缓冷却速度； 如过开裂可重新淬火，淬火前进行退火或正火处理； 淬火后立即进行回火处理； 模具进行机加工后先进行去应力退火，消除内应力后再淬火。6.3 硬度不合格硬度作为最常用的检验模具热处理质量的指标，模具热处理后硬度不合格是十分严重的缺陷，硬度不合格主要表现在硬度不足或软点等，淬火回火的模具不仅仅要控制回火后的硬度，也应测定淬火后硬度。6.3.1硬度不足产生的原因 钢材原始组织中碳化物偏析严重； 锻造工艺不良，球化退火组织不均匀； 加热温度低，保温时间短，模具相变不完全，冷却速度过慢； 加热温度过高，保温时间过长，增加了奥氏体的稳定性，淬火后保留了大量残余奥氏体； 回火温度过高或回火不充分。6.3.2防止和补救措施 进行合理的锻造工艺，并进行球化退火，确保获得良好的预热组织； 热处理前去除氧化皮及锈斑； 选用适当的冷却介质进行冷却； 严格控制回火规范，控制回火温度和保温时间； 重新淬火前应先进行正火或退火处理。6.4 表面腐蚀模具在盐浴炉中加热，由于盐浴中氧化物的腐蚀，模具的表面质量较差，另外空气加热中的氧化、脱碳等也会对模具表面产生腐蚀，这将严重的影响模具的表面硬度和使用性能，明显降低模具的服役周期。为了避免发生表面的腐蚀现象，可对模具采取以下措施： 严格控制脱氧，确保模具与夹具的表面无氧化皮，以避免向盐浴中带入氧化物造成模具的腐蚀； 可采用可控气氛或保护气氛进行加热，条件许可也可采用真空炉进行热处理，效果会更好； 模具热处理后及时清洗掉油污及氧化皮，及时回火处理，必要时用布将模具毛坯擦拭干净。6.5 变形或畸变热处理变形是造成精密模具报废的主要原因之一。造成模具热处理变形的原因可以从材料的选用、模具结构的设计、模具的制造及残余应力、热处理工艺等几个方面进行考虑。本文将对热处理工艺对模具变形的影响作详细的论述。模具的热处理的目的是获得要求的组织与性能，其主要的工艺参数包括加热速度，加热温度，冷却介质与冷却方式等，他们对模具的热处理变形有重要影响，现分别分析如下：6.5.1 加热速度模具热处理后变形，特别是对复杂的模具而言，与加工工艺的正确与否有关，模具变形的原因在于任何金属加热过程中均要膨胀，模具内外温度不均匀必会造成模具各部分膨胀不一致。在钢的相变点温度以下加热时，不均匀加热主要产生热应力；超过相变点温度，不均匀加热还会有由于相变不等时性产生的组织应力。可见模具的加热速度越大，模具表面与心部的温差越大，模具的自身应力越大，热处理变形将明显增大。对此可将模具在相变点温度以下进行预热，以减小模具在加热过程中的内外温差，从而降低模具的自身应力，降低变形的可能性；另外，对模具进行缓慢加热也可避免模具的变形。6.5.2 加热温度为达到模具具有要求的硬度，往往认为提高模具的淬火加热温度是必须的，然而事实上，这种认识是片面的，对于较复杂的模具而言，同样是在正常的加热温度范围进行淬火，选用工艺规定的上限温度加热后的热处理比允许的下线温度，其热处理后的变形明显增大。模具淬火变形的原因众所周知，淬火温度越高，钢的晶粒趋向长大，由于较大的晶粒能使钢的淬透性增大，但也造成淬火冷却时产生的应力增大。另外复杂模具大多采用高合金钢制造，淬火温度提高后，其Ms点较低（一般是250以下），淬火后的组织中残留有较多的残余奥氏体，将增大模具热处理后的变形。在保证模具技术要求的条件下，控制加热温度的措施为：选用合理的加热温度； 选用工艺规定的下限加热温度，以减少冷却时的应力；采用阶段加热，以控制钢的晶粒度。6.5.3 冷却介质和冷却方法的影响模具的淬火冷却介质和冷却方法对于模具的变形有直接的影响。当模具冷却至Ms点以下时发生组织转变，此时除因冷却不一致造成的热应力外还有因相变不一致性造成的组织应力，冷却速度越大，冷却越不均匀，淬火应力越大，变形因而增大，对于该模具可采用等温淬火的工艺处理以避免模具的变形。6.6 过热、过烧过热主要是由于 加热温度过高，出现过热组织，如晶粒粗大、马氏体粗大、残余奥氏体过多、魏氏组织、铁素体过多等等。产生过热的原因主要有原材料组织结构以及热处理规范等以下几个方面： 模具的原材料组织不良，如锻造退火后的球化退火组织不合格或者碳化物偏析、有网状碳化物等等； 加热时加热温度过高或者保温时间过长而造成晶粒急剧长大； 模具在热处理设备中放置不当，模具过于接近加热元件，造成局部升温过高。对于过热现象可以通过控制加热温度、保温时间，降低加热速度，或多次正火或退火来细化晶粒，为重新热处理作组织准备。过烧是一种严重的热处理缺陷。其特征是材料表面上呈龟状裂纹，严重时裂纹处存在黑色的氧化物，金相分析时可见粗大的网络分布的裂纹，这类缺陷还伴随着晶粒粗大的魏氏组织以及裂纹附近的氧化、脱碳现象，危害极大。模具中一旦出现过烧，模具只能作报废处理。为了防止模具发生过烧，可采取以下措施：严格控制加热温度和保温时间，降低加热速度或采用阶段性升温或预热的手段。7 性能检测方法在热处理生产过程中，因热工仪表、加热设备、冷却介质、操作水平、原材料等因素的影响，热处理质量不可避免地存在差异，甚至产生不合格产品，需要通过检验把不合格产品剔除出去。因此质量检验对保证和提高热处理质量有着极为重要的作用。常用的热处理质量检验方法包括外观与内部缺陷检验、表面和内部硬度检验、组织形态或结构检验、模具变形、表面硬化层深度/渗层深度、脆性检验、晶粒度检验、表面氧化与脱碳检验、抗拉强度检验等等。其中无损检测技术在现在的模具检验中占有重要地位。内部状态及缺陷的检测可用无损检测手段得以实现，不对产品进行破坏。常用的无损检测手段包括射线检测（X射线仪、射线仪、电子直线加速器等）、超声波检测、磁力检测、渗透检测、涡流检测。对于表面硬度