型模之热处理及表面处理

1、MOTC ME 培訓處(內部教育訓練)強度計算主要之不良成形及其原因型模熱處理及表面處理特殊加工方法之選擇公母模仁標注講解專業課程表好好好好學學習習天天天天向向上上對象:MOTC ME培訓處新進人員要求:机械类专业學員學時: 2學時授課課時: 2課時型模熱處理及表面處理 本章只作了解本章只作了解學學習習內內容容前言對鋼料施行适合正确之熱處理能使硬度,強度,韌性等机械性能提高.再者,施行電鍍作表面處理,型模表面精度提高,表面光洁,使脫模良好,成形品外觀成為光洁,能使成形性向上.因之,型模壽命增長,品質向上必選用适當之材料等外,對於熱處理及表面處理方法之選定亦极重要.以下對型模普通施行之熱處理及表

2、面處理方法作概要之說明. 學學習習內內容容正常化正常化此項熱處理在於將經過高溫過熱之鑄造,鍛造,延壓等加工所生之粗晶組織除去轉變成适當之組織,并將加工所生之內部應力消除.處理操作為以适當溫度將工作加熱至A,以及Acm變態點以上,然后置於空气中冷卻.使用大型构造用鋼型模時,原材料鍛造后,施行型穴雕刻時,大多為此种狀態. 退火退火為使鋼質軟化,調整結晶組織,再者消除內部應力,加熱至适當溫度后徐徐冷卻之操作,但由於目的及材料之不同,退火溫度及操作亦各各相异.學學習習內內容容學學習習內內容容退火退火此應型模加工時极普遍施行之事項,此有將應力去除,材料軟化,切削性提高之目的.有下述之事項.(1)消除應力

3、退火為使將加工所生之內部應力消除,施行熱處理,特別對有淬火必要之型模場合,大多在粗切削及中切削作業間施行.不施行退火消除加工內部應力,淬火時麻田散鐵變態所生之應力大,成為淬火開裂,撓曲等原因.(2)球狀化退火為使改善加工性,退火后韌性增加,防止淬火開裂,有必要將鋼之碳化物球狀化.為此目的對工作施行加熱,然后冷卻之操作.學學習習內內容容 淬火淬火淬火為使鋼之硬度增加,加至适當溫度,在适當之冷卻劑中急冷之操作,但有种种不同之方法,最普通施行之方法如下所述.普通淬火(1)普通淬火將鋼加熱至A,及A1變態點以上之适當溫度,然后在水或油中急冷由此在气冷中得麻田散鐵組織之方法.普通淬火之際,加熱必需注意之

4、點為過熱及氧化脫碳之防止.型模部份為肉厚非常不均一之制品之場合,將有不均一之加熱,由於各部之溫度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,成為應力,淬火開裂之原因.氧化,脫碳之防止方法為使用能調整气氛之加熱爐及鹽浴爐,但如無法獲得之場合,則可在被覆以淬火用鹽粉之件制箱中加熱.為防止熱處理變形,使用淬火溫度低之鋼料,選用自硬性大,有气冷程度淬火之鋼料等,為有效之措施.圖4示碳素鋼以水淬及油淬時,含碳量与机械性質之關系.學學習習內內容容麻淬火(2)麻淬火(Marquenching)加熱至被處理材料之淬火溫度后,投入於溫度為Ms點(冷卻時由活斯田鐵轉為麻田散之開始溫度)之熱鹽槽中,使鋼材之溫度成為均

5、一后,取出气冷緩慢引起麻田散鐵變態,形成硬化(圖5),气冷后施行回火處理.此法不致發生淬火開裂,淬火應力.(3)麻回火加熱至淬火溫度后,投入於溫度為Ms點及Mf點(冷卻時由活斯田鐵轉變為麻田散鐵之終了溫度)間之熱鹽槽內淬火,過冷狀態,沃斯田鐵徐徐變化為麻田散鐵,此法保持變化終了時狀態.應用此法,麻田散鐵自行回火,淬火應力消除,硬度不致過份低下,沖擊值得以提高.但麻回火在恒溫中保持相當長之時間,使變態終了,工業上普通不等等至恒溫變態終止,即行撈出,后段使用气冷回火. 回火回火鋼材於淬火狀態中,有非常硬脆,成為不安定狀態.回火將淬火所生之內部應用除去形成安定狀態外,為使能賦与适合各种用途之硬度及韌

6、性,加熱至A1變態點以下之适當溫度后,再行冷卻之操作.依照回火之目的,分為低溫回火及高溫回火兩种.淬火硬度需要相當高之場合,使用高碳鋼,施行溫度在200左右之低溫回火,其目的系將由於淬火所生之應力消除;构造用鋼之場合,回火之目的,系將其組織轉化為有高韌性之糙斑鐵,施行溫度在500600之高溫退火.高合金鋼及高速鋼施行一次回火,回火效果不能充份之場合,得施行23次之返复回火.此外,為使提高机械性能之場合,亦得施行23回之返复回火.圖7示含碳量為0.45%之碳素鋼,不同回火溫度時机械性能之變化. 回火回火高周波淬火高周波淬火 為表面淬火法之一种,至要目的為提高表面之耐磨耗性.鋼材之表層為高周波急速

7、加熱,達到淬火溫度之瞬間,加熱中止,使用适當之冷卻劑施行淬火.使用之材料,普通以0.4%0.5%之碳鋼為适當,淬火程度以含有适量碳素之碳鋼及合金鋼,能作有效之淬火.型模构件中僅需表面硬化之构件,如導梢,回位梢,斜角撐梢等利用此法淬火.火焰淬火火焰淬火火焰淬火与高周波淬火相同,型模僅需表面硬化部份,使用有淬火性之鋼材,施行淬火之一种方法,以燃气或乙炔气之火焰,對工件加熱至表面淬火溫度,作冷硬化之方法.此种淬火法之特征為,并不全体加熱淬火,僅對必要部份施行硬化,不生變形,能防止淬火開裂.淬火方法大致分別有二种.(1)全面同時淬火法此較小面積處理場合所用之方法,全面同時加.然后對此面冷卻之淬火方法.

8、(2)移動淬火法大面積同時處理困難,加及冷卻使用組合吹管作順次移動,移行至全面之方法.應用於型模深入困難之局部淬火,或构件之摩擦面,利用其耐磨耗性,能提高型模壽命. 滲碳淬火滲碳淬火為使將低碳鋼,低碳合金鋼(滲碳淬火用鋼)中之含碳量增加,在适當之滲碳劑中加熱,由表面碳素擴散侵入,表面層形成高碳狀態,施行淬火硬化之方法.滲碳劑有下列三种.(1) 固体滲碳劑 (木炭,焦炭)(2) 气体參碳劑 (一氧化碳及含碳 之石油气)(3) 液体滲碳劉 (氯化鉀,氯化鈉等)壓刻加工之材料使用低碳鋼及低碳合金鋼,加工后施行滲碳淬火,表面硬化且有較高韌性.亦有使用於中碳鋼之場合,特別施行於僅需表面硬化之場合.氮化氮

9、化 氮化亦為使鋼件表面硬化之方法,在氨气或含氮之适當媒劑中加熱,使形成局部含氮量增加之操作.氮化層非常硬,有特殊卓越之耐磨耗性,耐蝕性亦較良好.因之對型模,特別為摩擦部分有非常效果.氮化有諸多方法,普通施行者有下列方法.(1)气体氮化法被處理件裝於氮化箱內,置入於爐中,通入氨气,溫度為500550左右,氮化時間為50100小時.(2) 低溫鹽槽氮化方法(軟氮化法)此种方法施行於氯化鉀(KCN)等熔解鹽槽中,處理溫度為約550.在熔解鹽槽施行氮化与滲碳處理方法相同,但以氮化為主之處理溫度較低.氮化時間較气体氮化法為极短,12小時.此种方法所得之表面層硬度,低碳鋼,中碳鋼場合約為Hv570680左

10、右,較气体氮化法為低,耐磨耗性,韌性等卓越,燒接及燒合等防止有特殊效果.再者,熱處理應力极為微小.使用材料以不含氮化生成元素之普通鋼為佳.電鍍電鍍, ,鍍著鍍著 電鍍,鍍著為在型模表面被覆其他金屬,增加表面光澤,提高表面硬度,增強耐蝕性等之表面處理方法,對型模作下列處理.(1) 鍍硬鉻此為對型模廣泛施行之處理.此電鍍法將型模浸入於以無水鉻酸為主体之電解液中,通以電流,鉻析出電著於型模表面.普通鍍層厚約為0.0050.05mm,施行於型模場合,以0.010.02mm左右最為适當.在型模表面施行電鍍硬鉻之場合,得提高增進下列各項特征.1) 脫模良好.鍍鉻面光滑如鏡,脫模非常卓越. 2) 鍍層面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷.鍍層面硬度約為Hv9001000左右.3) 形成良好之耐蝕性.鉻面除對鹽酸,稀硫酸等一部份化學品有作用外,對其他藥品安定.4) 有良好光澤.鉻面具有精美之光澤,能反映於成