模具材料常用的处理方法.doc

模具材料常用的处理方法 以下是小编整理的关于模具材料常用的处理方法的论文欢迎大家借鉴 摘要：碳素工具钢和在碳钢的基础上加入不同元素的合金钢机械性能优良常用作模具材料(文中称为模具钢)本文浅谈了模具材料常用的热处理方法及热处理过程中常出现的问题等内容 关键词：模具钢退火回火氮化 碳钢已有一百多年的历史了工业上较多地使用加入不同元素的碳钢机械生产中常选用碳素工具钢来制造模具 碳素工具钢组织中常出现网状碳化物沿晶界析出、碳化物偏析分布、出现魏氏组织和游离态石墨析出等组织缺陷具体表现为： 网状碳化物沿晶界析出主要是由于锻造时终锻温度过高而冷却速度缓慢导致二次碳化物沿奥氏体晶界析出并逐渐生长连成网状尤其是在高碳高铬的情况下网状碳化物极易出现 碳化物偏析分布是由于冶金质量不佳浇注工时不恰当导致大量的粗大树枝晶组织出现在树枝晶之间最后凝固的区域附集着碳和铁等溶质元素凝固后析出的大量碳化物聚集着在锻轧过程中它逐步沿热加工方向延伸成带状而锻造时未能有效地予以消除热处理时没有采取更为有效的措施致使碳化物呈偏析分布 出现魏氏组织是由于终锻温度过高而冷却速度极为缓慢导致二次碳化物沿奥氏体晶界析出的同时向奥氏体晶粒内部生长并呈耙齿状楔入奥氏体晶粒内部 游离态石墨析出是由于钢中的Si、Al、Mo元素含量过高促使C以石墨形式析出;或是热处理时加热时间过长促使Fe3C分解时C以石墨形式析出;或是轧、锻时变形温度低或变形量过大导致显微裂纹滋生诱导附近的Fe3C分解时C以石墨形式析出 大多数用作模具的钢锭除红送锻造或轧制外一般均进行退火处理一来可以防止由于组织应力和热应力产生裂纹再者对于那些易产生白点的钢种可以预防白点的产生另外还可以通过退火处理改善钢锭凝固时偏析和清除钢锭表面的缺陷常用作模具的钢锭的退火方法有：去应力退火、完全退火和不完全退火、去氢退火、高温扩散退火等扩散退火处理是近些年来比较实用的改善钢锭显微偏析的方法扩散退火的温度通常在Ac3(Acm)以上150360的范围内进行温度过高对莱氏体钢很容易过烧一般合金钢的扩散温度在12001280一般与钢种有关系另外扩散需要较长的时间对于大多数用作模具的钢锭退火的目的是消除组织应力和热应力以防止钢锭在较长时间的放置或热加工时产生裂纹因此只需要普通退火处理即可很多的模具钢锭在浇注后经缓冷不能完全消除内应力在存放的过程中容易发生炸裂尤其是高淬透性的钢种和莱氏体钢例如4Cr5MoSiV1、Cr5Mo1V、Cr12Mo1V1、Cr12等钢锭脱模后均应及时退火否则易发生炸裂尤其是在寒冷地区的冬季 经过锻造或轧制后的模具钢材一般也都以退火状态交货退火的目的是为了获得良好的组织和状态以便模具零件的加工和热处理所以对模具钢除对退火硬度的要求外对模具钢退火后的珠光体球化级别、碳化物网状、带状等均有较严格的要求对钢材的退火温度、冷却速度和保温时间都应仔细研究球化退火是模具钢材最常用的退火工艺方法其工艺特点是通过控制加热温度、保温时间和冷却速度等工艺参数以使碳化物球状化得到球状珠光体组织降低硬度、提高塑性和改善和力学性能球化退火后的组织一般由铁素体基体和粒状碳化物组成其性能是两种机械混合物的迭加铁素体本身的硬度取决于合金元素的固溶强化、晶界强化和位错强化而碳化物数量的增加碳化物弥散分布都相应提高钢的退火硬度在冶金厂一般采用等温退火或连续退火从本质上讲没有区别但在等温时一定要注意等温温度连续退火时一般冷却速度不要超过30/h 模具钢经调质处理的回火后常见的缺陷主要有硬度不合格、畸变、回火脆性、网状裂纹硬度不合格主要表现在回火后硬度偏高或偏低或是硬度不均匀硬度偏高或偏低反映了模具淬火硬度不一致有高有低这需要从模具原材料、淬火加热温度、冷却介质和人工操作查找原因硬度不均匀说明炉温不均匀需从炉温着手改善畸变是由于应力在回火过程中重新分布引起的鉴于此对扁平、细长模具要采用加压回火或趁热校直等方法弥补回火脆性是模具钢在某一温度区间回火后冲击韧度显著下降的现象对于碳素钢在200400内回火室温冲击韧度出现低谷而对于合金钢则在250450之间出现低谷在这一温度区间出现的回火脆性常称为第一回火脆性或低温回火脆性一般出现后很难消除防止的办法就是避开在这一温度区间内回火除此之外某些合金模具钢在350525内回火或在稍高温度下回火后缓慢冷却也会出现室温冲击韧度显著下降在这一温度区间出现的回火脆性常称为第二回火脆性或高温回火脆性第二回火脆性出现后可通过在此温度重新加热快速冷却来消除网状裂纹是由于高速钢、高碳钢表面脱碳在回火时内层比容变化大于表层在表层形成多向拉应力而产生的另外回火时表层加热速度过快产生表层快速优先回火而形成表层多向拉应力也会产生网状裂纹 模具钢氮化的主要目的是为了提高工件的表面抗疲劳强度和改善耐腐蚀性能用碳素工具钢作模具氮化前需经调质处理因为不经淬火模具心部的强度、硬度较低不能满足使用要求同时使渗层与心部之间产生较大的硬度差渗层缺少必要硬度支撑易造成渗层剥离所以氮化之前要对模具进行调质处理以获得综合的力学性能另外氮化温度一般在500600范围内恰好为高温回火温度范围这就要求模具在氮化前经淬火后再经高温回火处理以便组织与性能处理稳定状态尤其是得到回火索氏体组织使心部具有较高的强度的同时又获得良好的韧性再者氮化前调质处理可获得回火索氏体组织即铁素体与渗碳体两相组织铁素体组织的出现有利于渗氮的进