模具加工9热处理及表面强化技术.ppt

* 第9章 模具的热处理及表面强化技术 第9章 模具的热处理及表面强化技术 　　模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精度、力学性能、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。模具在实际生产使用中表明，在模具的全部失效中，由于热处理不当所引起的失效居于首位。在模具设计制造过程中，若能正确选用钢材，选择合理的热处理及表面强化技术工艺，对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命都将起到重大的作用。 9.1模具的热处理 9.1.l模具钢的热处理 模具钢的热处理工艺是指模具钢在加热、冷却过程中，根据组织转变规律制定的具体热处理加热、保温和冷却的工艺参数。根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，热处理工艺可分为常规热处理、表面热处理（表面淬火和化学热处理等）等。 热处理可分为预备热处理和最终热处理。模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。 1．退火工艺 　　退火一般是指将模具钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后使其缓冷至室温，获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。其组织为铁素体基体上分布着碳化物。 退火目的：消除钢中的应力，降低模具材料的硬度，使材料成分均匀，改善组织，为后续工序(机加工、冷加工成形、最终热处理等)做准备。 退火工艺根据加热温度不同可分为： 1）完全退火 2）不完全退火 3）等温退火 4)球化退火 图9.1常用球化退火工艺 图9.2正火工艺 1-一次球化退火；2-等温球化退火；3-多次球化退火 2．正火工艺 　　正火工艺是将钢加热到Ac3(对于亚共析钢)或Accm(对于过共析钢)以上适当的温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，得到珠光体类型组织的热处理工艺。 3．淬火与回火 　　将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度进行冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火工艺的关键是要控制加热速度、淬火温度、保温时间以及冷却速度。 回火是紧接淬火的一道热处理工艺，大多数淬火模具钢都要进行回火。目的是稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当匹配，以满足不同模具的性能要求。决定模具回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度。回火可分为低温、中温和高温回火。 4．真空热处理 　　在热处理时，被处理模具零件表面发生氧化、脱碳和增碳等效应，都会给模具使用寿命带来严重的影响。为了防止氧化、脱碳和增碳。利用真空作为理想的加热介质，制成真空热处理炉。零件在真空炉中加热后，将中性气体通入炉内的冷却室，在炉内利用气体进行淬火的为气冷真空处理炉，利用油进行淬火的为油冷真空处理炉。 模具钢经过真空热处理后具有良好的表面状态，其表面不氧化、不脱碳，淬火变形小。而与大气下的淬火工艺相比，真空淬火后，模具表面硬度比较均匀，而且还略高一点。 （1）真空热处理的特点 （2）真空热处理设备 1）真空退火炉； 2）真空淬火炉；3）真空回火炉 （3）真空热处理工艺 9.1.2常用冷作模具钢热处理 1．冷作模具的工作条件和对模具材料的性能要求 　 冷作加工是金属在室温下进行冲压、剪断或形变加工的制造工艺，如冷冲压、冷镦锻、冷挤压和冷轧加工等。由于各种冷作加工的工作条件不完全相同，因此对冷作模具材料的要求也不完全一致。 2．碳素工具钢的热处理 　　要求不太高的小型简单冷作模具可以采用碳素工具钢。应用较多的为T8A和Tl0A。Tl0A钢热处理后硬而耐磨，但淬火变形收缩明显；T8A钢韧性较好，但耐磨性稍差。除了碳元素以外，碳素工具钢不含有其他合金元素，因此其淬透性较差，常规淬火后硬化层仅有1.5~3mm。 碳素工具钢淬火后得到马氏体组织，使模具具有高硬度和耐磨性。 3．低合金模具钢的热处理 冷作模具常用的低合金工具钢有：CrWMn、9Mn2V、9SiCr、GCrl5等。此类钢是在碳素工具钢的基础上，加入了适量的Cr、W、Mo、V、Mn等合金元素。 合金元素总含量低于5%为低合金工具钢。合金元素的加入提高了钢的淬透性以及过冷奥氏体的稳定性。 图9.3 CrWMn钢球化退火工艺规范 　 图9.4 9SiCr钢球化退火工艺规范 4．高合金模具钢的热处理 　　高合金模具钢有含高铬和中铬工具钢、高速钢、基体钢等。此类