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热作模具钢热处理
浏览: 发布日期:2018-12-29
1.热作模具的工作条件和对模具材料的性能要求
  热作模具主要用于热压力加工(Processing)(包括锤模锻、热挤压、热镦锻、精密(precise)锻造、高速锻造等)和压力铸造,也包括塑料(结构:合成树脂、增塑剂、稳定剂、色料)成型。
  热锻模,承受着较大的冲击载荷和工作压力,模具的型腔除产生剧烈的摩擦外,还经常与被加热到1050~1200℃高温的毛坯接触,型腔表面温度一般在400℃以上,有时能达到600~700℃,随后又经水、油或压缩空气对锻模进行冷却,这样冷热反复交替使模具极易产生热疲劳裂纹。因此要求热锻模材料要具有较高的高温强度和热稳定性(即红硬性)、适当的冲击韧性和尽可能高的导热性、良好的耐磨(nài mó)性和耐热疲劳性,在工艺性能方面具有高的淬透性和良好的切削加工件能。
  近年来被推广的热挤压、热镦锻、精密锻造、高速锻造等先进工艺,由于模具的工作(job)条件比一般热锻模更为恶劣,因此对模具材料(Material)提出了更高的要求。这些模具在工作时需长时间与被变形加工的金属相接触,或承受较大的打击能量,模具型腔(mold cavity)的受热程度往往比锤锻模具高,承受的负荷也比锤锻模大,尤其是黑色金属挤压和高速锻造,模具型腔表面温度(temperature)通常在700℃以上,高速锻造时,型腔表面的加热(heating )速度为2000~4000℃/s,温度可达950℃左右,造成模具寿命(lifetime)显著下降。所以特别要求模具材料要有高的热稳定性和高温强度、良好的耐热疲劳特性(characteristic])能以及高的耐磨性。
2.锤锻模具的热处理(processing)
  常用作锤锻模的钢种有5CrNiMo, 5CrMnMo, 5CrMnSiMoV等。烟店轴承润滑对于轴承具有很重要的意义,轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力,还能起到散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀的作用。烟店轴承根据载荷的大小选择轴承时,相比于球轴承的点接触,滚子轴承中的主要元件间是线接触,易用于承受 的载荷,承载后的变形也小。5CrNiMo钢具有高的淬透性,良好的综合力学性能(xìng néng),主要用作形状复杂、冲击负荷大的较大型锻模。5CrMnMo钢中不含有Ni,以Mo代替Ni不降低(reduce)强度,但塑性和韧性降低,适于制造(zhì zào)中型锻模。
  5CrNiMo钢的淬火温度通常采用830~860℃。由于淬透性高,奥氏体稳定性大,冷却时可采用空冷、油冷、分级淬火或等温淬火。一般是淬火前先在空气中预冷(快速冷却工序)至750~780℃。
然后油冷到150~180℃左右出油,再行空冷。模具淬火后要立即回火,以防止(fáng zhǐ)变形与开裂。
一般热锻模回火后的硬度(Hardness)无需太高,以保证所需的韧性。生产上对不同尺寸的热锻模有不同硬度要求,因而回火温度也应不同,如小型模的硬度要求44~47HRC,回火温度可选择在190~510℃;中型模的硬度要求38~42HR,回火温度为520~540;大型模具要求34~37HRC,回火温度为560~580℃。模具淬火后内应力较大,回火加热(heating )时应缓慢升温或预热(350~400℃)均匀(jūn yún)后,升至所需的回火温度,保温时间不少于3h。
3.热挤压及压铸等模具的热处理
  热挤压及压铸等模具要求模具钢有较高的高温(high temperature)性能,如热强性、热疲劳、热熔损、回火抗力及热稳定(解释:稳固安定;没有变动)性等。因此,此类钢含有较多的C
  R、
  W、S
  I、M
  O、V等元素,以保证拥有以上性能。我国标准中应用最多的代表性牌号有3Cr2W8
  V、4Cr5MoSiV
  L、4Cr5MoSi
  V、4Cr3Mo3Si
  V、 4Cr5W2VSi等。临清森信轴承制造有限公司当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差的时候,或因轴受力而弯曲或倾斜时,会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时,应采用有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。
  3Cr2W8V钢虽然只含有0.3%~0.4%C,但由于钨、铬含量高,组织上仍属于过共析钢。其工艺性能(xìng néng)、热处理规范与Crl2MoV钢颇为类似。退火(annealing)工艺为830~850℃保温3~4h,常用的淬火处理温度为1050~1150℃,除缓慢加热外,大件或复杂模具(称号:工业之母)应在800~850℃预热均温,回火时也有二次硬化现象,回火选择(Select)550~620℃的高温(high temperature)回火。
  3Cr2W8V钢广泛用做黑色和有色金属热挤压模以及C
  U、Al合金的压铸模。这种钢的热稳定性高,使用温度(temperature)达650℃,但钨系热作模具钢的导热性低,冷热疲劳性差。我国在20世纪80年代初引进国外通用的铬系热作模具钢H13(4Cr5MoSiVl),Hl3钢的合金含量比3Cr2W8V钢低,但淬透性、热强性、热疲劳性、韧性、塑性都比前者好,在使用温度不超过600℃时,代替3Cr2W8V钢,模具寿命有大幅度提高,因此H13钢迅速得到推广应用。
   H13钢的热处理工艺为:退火温度800~840℃,保温3~6h,以30℃/h冷至500℃以下空冷,也可以采用球化退火工艺。淬火温度为1040~1080℃,油冷至500~550℃后出油空冷。回火温度为580~620℃,保温2~3,回火2次。经上述工艺处理后的H13钢模具硬度(Hardness)为44~51HRC。