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          熱作模具鋼的真空熱處理

          時間:2017-8-22 9:20:00   來源:中國模具網   添加人:admin

            執處理工藝熱作模具鋼的真空熱處理一勝百模具技術(上海)有限公司(上海201108)趙家聲編譯加工技術、生產環境、模具維護方案,尤其是熱處理工藝。熱處理過程中型腔的快速泮火有利于模具的抗熱龜裂和開裂。然而,更快的淬火速度也將增加變形和泮火開裂的傾向。

            這篇文章將討論壓鑄模通過真空熱處理后的機械性能和變形程度。涉及到模具的大小、模具鋼的化學成分、泮火壓力(從3x 105~3x106Pa氮氣正壓)和分級泮火工藝的作用。這種比較將為決定模具制作成本和模具壽命之間的有效平衡提供依據。

            0前言熱龜裂是迄今為止壓鑄模主要的失效機制,并且終主宰著大部分模具的壽命。另一方面,嚴重開裂雖有較大意義,但不是太普遍的失效類型,因為它無法預測,并且通常是災難性的。模具壽命的長短取決于模具材料性能的選擇,這種性能既防止產生嚴重開裂,同時又盡可能地推遲裂紋的萌生和擴展。

            增加模具材料抗熱龜裂潛力的關鍵在于:材料抗塑性變形的能力(高溫屈服強度和高回火抗力);在壓鑄過程中減小膨脹和收縮的能力(高的熱傳導性和低的熱膨脹);在沒有開裂的條件下,吸收塑性應變的能力(高延展性)。

            模具材料的熱屈服強度、抗回火性、熱傳導性、熱膨脹性、延展性和性很大程度上取決于鋼的化學成分。煉鋼工藝也是獲得高延展性的一個非常關鍵因素。值得注意的是鋼廠要努力降低非金屬夾雜物、一次碳化物和網狀和帶狀的粗大二次碳化物。

            嚴重開裂是在模具使用過程中突然發生的,幾乎是一種完全斷裂。常常是模具表面應力集中部位,在張應力條件下,脆性裂紋的不穩定擴展。模具嚴重開裂的根本原因是模具使用過程中過大的熱負荷或機械負荷。要使模具材料能很好阻止嚴重開裂,就應該有高的韌性。使用較低的硬度是提篼模具抗嚴重開裂的一種選擇??墒?,既然較高的屈服強度(硬度)有利于抗熱龜裂,就應該把注意力集中放在改善材料的顯微結構韌性上。取得高顯微結構性的一個關鍵工序是熱處理。熱處理過程中,粗大的晶粒、碳化物的晶界析出、珠光體和貝氏體的形成對韌性是有害的。

            后,熱處理工序是模具抗熱龜裂和嚴重開裂的關鍵。淬火溫度、保溫時間,重要的是淬火速率必須慎重選擇以使模具性能達到佳。

            1試驗方法背景大模具的熱處理是對熱處理生產者大的挑戰。這樣的模具在熱處理過程中很難得到高的韌性,因為一定淬火壓力下的冷速受到限制。同時韌性對于大的或復雜的型腔防止嚴重開裂是關鍵的。韌性并不是熱處理生產者必須面對的挑戰。在升溫、更重要的是在冷卻過程中大模具表面和心部之間會產生明顯的溫差。這種大的溫差增加了淬火變形和開裂的傾向。這個項目將研究小、中、大型腔的真空熱處理。然而主要的焦點在大模具上,因為這代表了熱處理后模具性能和變形程度的差情況。2取樣程序三個測試棒的尺寸是根據熱處理過程中,型腔典型的尺寸(大、中、?。┒O定的。

            表1規格棒的截面尺寸大中小以上每個尺寸的試棒在測試項目中安排0R-VARSUPREME(優質H -13)和DIEVAR各一根棒。

            表2鋼號為這兩種鋼具有能體現熱龜裂的性能。

            每根棒料上取兩組試樣。組試樣在本文中稱之為“模具試塊”。每一模具試塊都是508mm長。

            模具試塊性能代表經各種工業真空熱處理的典型型腔性能。

            第二組試塊稱為“能力試塊”。這些試塊是從原始試棒的中心取樣并機加工,以。

            97小試樣圖S大模具測試塊(700前面的試驗已經提到,延展性對硬度和顯微組織沒有多大關系。然而,從大模具測試塊表面上:500mm)硬度和延展性的關系取樣卻得出:如果冷卻能力不足,而導致形成非馬氏體顯微組織,延展性可能取決于淬火速度。從DIEVAR6的6x10sPa、106Pa氮氣分級淬火表面樣品的延展性來看:模具試塊已接近ORVARSUPREME能力試塊(即油淬小樣)。這個結果驗證了DIEVAR較高的延展性和提高了淬透性。

            總之,由于低的淬火速率對延展性可能有明顯的影響,當試圖在大壓鑄模中得到好的抗熱龜裂性能,熱處理顯得尤為重要。

            7模具韌性和淬火速度的關系要得到佳的顯微組織性,模具的淬火速度是個關鍵。理想情況是模具應該盡可能快地淬火。不幸的是,所能得到的淬火速度受機加工余量、模具的前道加工、粗加工模具的尺寸和復雜性及現有爐子技術的限制。

            推薦小的淬火速度是28弋/min,就象模具背面大區域的中心深度為15.9mm±3.2mm處的冷速,該處離近角至少l/4Tx1/4W處的冷速。粗加工狀態的大模具極限厚度可能超過305mm、重量在1585kg以上。對于這樣的大型模具,目前的真空爐技術可能達不到所推薦的冷速。因此,熱處理工藝標準對此定義了小的可適用準則。

            另外,不是所有大的壓鑄模都適合快速淬火。

            為了防止淬火開裂和過度的變形,特別是形狀很復雜的粗加工模具、淬火前已焊接或EDM加工、粗加工模具表面非常不規則、大多數情況下機加工余量不夠時,往往必須犧牲淬火速率。如果為了上述原因而犧牲淬火速率的話,模具韌性將比所須的下降很多。在這樣的情況下,希望表面性能下降的測試。

            從原始棒材上切取的能力試塊及熱處理后的模具試塊上切取的的表面試樣進行V型缺口沖擊試驗。大模具試塊V型缺口沖擊試驗結果如下。

            Dievar能力試塊ODievar試塊表面大模具測試塊(700mm7621 500mm)硬度和韌性的關系從106Pa分級氮氣淬火的大DIEVAR測試塊上切取的表面試樣,韌性接近ORVARSUPREME能力樣塊(即油淬小試樣)。終,這可能使得大的DIEVAR模具表面硬度增加2 ~4HRC,仍能維持大的優質H-13模具在較低使用硬度下的性。具有較篼使用硬度和相當韌性水平的模具,有潛力明顯提高抗熱龜裂性能,而不增加嚴重開裂的危險。另外的可能性是,降低DIEVAR模具的淬火速率而性仍維持在和類似工作硬度下快速淬火優質H- 13模具同樣近似的程度。這會給模具制造商提供一種機會,即在不犧牲貨性的前提下,能減小淬火變形和開裂的危險(盡管在優先考慮模具性能時,不作這樣的推薦)。

           ?。ㄏ罗D第5頁)3結論佳模具壽命可以通過選擇適合于該服役條件的鋼材,并結合與此模具的使用條件、硬度及模具大小和復雜程度相適應的設計而達到。此外,熱處理應當在適合的條件下進行。如前所示,在模具的制造和維護,以及使用過程中應盡量減少造成導致缺口效應的表面缺陷。1由于型腔內小半徑圓角及滲碳層內穿透性裂紋的缺口效應,使鍛模僅使用至服役壽命的10(8000次)后即告開裂(模具硬度HRC46)(上接第30頁)8結論熱處理是試圖提高壓鑄??篃崞谛缘闹饕裹c之一。特別是模具必須快速泮火以得到高的顯微結構韌性,從而提高工作硬度。對于大模具來說,恰當的熱處理特別關鍵,因為非常慢的淬火速率也可能降低延展性。延展性是推遲模具熱龜裂裂紋萌生的關鍵性能之一。不幸的是,快速淬火工藝增加了變形程度和淬火開裂的危險性。真空爐內分級淬火有潛力能在不明顯降低模具性能的前提下減少淬火應力。后更高的韌性和延展性,以及提高淬透性的模具材料為改善模具性能的新的選擇。

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