模具鋼用水淬火劑的熱處理工藝

發布時間：2012-10-17 20:25:06

根據模具工作條件的不同，模具鋼有冷作模具鋼和熱作模具鋼之分。 1．冷作模具鋼冷作模具鋼用于制造冷沖模和冷擠壓模等，工作溫度大都接近室溫，不超過200-300℃。（1）工作條件與性能要求：用于冷態下變形加工材料的模具，如冷沖、冷鐓、冷軋和拉絲模等。被加工的金屬在模具中產生很大的塑性變形，模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦，甚至有較大的應力集中，主要失效形式是磨損，也常出現崩刃、斷裂和變形等失效現象。因此，冷模具鋼需水淬火劑淬火應具有以下基本性能：①高硬度、高耐磨性：一般為58～62HRC，較刃具鋼需要更高的耐磨性。②足夠的強韌性：以保證尺寸的精度并防止崩刃。③良好的水淬火劑熱處理工藝性能：淬透性高，水淬火劑熱處理變形應盡可能小。（2）成分特點：①高碳：碳質量分數多在1.0%以上，個別甚至達到2.0%，以保證高的硬度和高耐磨性。②合金元素：加入Cr、Mo、W、V，形成難熔碳化物，提高耐磨性，尤其是Cr。典型鋼種是Cr12型鋼，鉻的含量高達12%。鉻與碳形成M，C。型碳化物，能極大提高鋼的耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。（3）常用冷模鋼：①9Mn2V、9SiCr、CrWMn：份格便宜，加工性能好，能基本上滿足模具的工作要求。缺點是淬透性差，水淬火劑熱處理變形大，耐磨性較差，使用壽命較低。尺寸較小，形狀簡單且工作負荷不太大的模具，要求不高的冷模具用低合金刃具鋼制造。②Cr12大型冷模具用鋼：高碳高鉻鋼，淬透性好，水淬火劑淬火變形小，耐磨性好，可用于制作負荷大、尺寸大、形狀復雜的模具，如冷沖、擠壓、滾絲和剪裁模等。除此之外，高速鋼由于其優異的工藝和使用性能，也是很好的高檔冷作模具用鋼。除此之外，高速鋼由于其優異的工藝和使用性能，也是很好的高檔冷作模具用鋼。（4）水淬火劑熱處理特點：Cr12型鋼的水淬火劑熱處理包括預備水淬火劑熱處理的球化退火，目的是消除應力，降低硬度以便于切削加工。退火組織為球狀珠光體十均勻分布碳化物，硬度為207-255HBS;最終水淬火劑熱處理一般采用淬火950-1000℃+低溫150-180℃回火，組織為M叫+彌散粒狀碳化物十少量Ar，硬度可達61-64HRC。 2．熱作模具用鋼熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達600℃以上。（1）工作條件與性能要求：熱模具在反復受熱和冷卻的條件下進行工作的，承受很大的沖擊載荷、強烈的摩擦、劇烈的冷熱循環所引起的不均勻熱應變和熱應力以及高溫氧化，出現崩裂、塌陷、磨損、龜裂等失效形式，因此比冷作模具有更高要求。①綜合力學性能好：高的耐磨性和足夠的韌性。②良好的高溫性能：高的熱硬性、高的抗氧化性能、高的熱強性，以及高的熱疲勞抗力以防止龜裂破壞。③水淬火劑淬透性高：熱模具一般較大，所以還要求熱模具鋼有高的淬透性。④導熱性好：減少熱應力并避免型腔表面溫度過高。（2）成分特點：①中碳：熱模鋼的含碳量取中碳范圍(0.50%-0.60%)，對于壓鑄模為0.30%。這一含碳量可保證水淬火劑淬火后酌硬度，同時還有較好的韌性指標。②主加元素：Cr、Ni、Mn、Si等，提高淬透性使模具表里的硬度趨于一致，提高回火穩定性并有固溶強化作用。③其他元素：加入Mo、W、V等形成碳化物，產生二次硬化，提高了水淬火劑材料的耐磨性。Mo還能防止第二類回火脆性，提高高溫強度和回火穩定性。（3）常用熱模鋼：5CrMnMo、5CrNiMo（在截面尺寸較大時使用）：對韌性要求高而熱硬性要求不太高的熱鍛模。3Cr2W8V、4Cr5MoVSi：熱強性更好的大型鍛壓模或壓鑄模。（4）水淬火劑熱處理特點：熱模鋼必須經過反復鍛造使碳化物均勻分布，鍛造后的預備水淬火劑熱處理一般是完全退火，其目的是消除鍛造應力、降低硬度，以便于切削加工。最終水淬火劑熱處理根據其用途有所不同：熱鍛造是水淬火劑淬火后模面中溫回火、模尾高溫回火。壓鑄模是水淬火劑淬火后在略高于二次硬化峰值的溫度（600℃左右）多次回火，以保證熱硬性，組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體，與高速鋼類似。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。

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