模具钢硬度不足的多种原因以及对策

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模具钢硬度不足的多种原因以及对策

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2018-12-06 11:28【

模具钢当中,热处理硬度是非常重要的力学性能指标,模具热处理后硬度不足或硬度不均将使模具耐磨性及疲劳强度等性能降低,导致模具早起失效,严重降低模具的使用寿命。接下来天成模具钢小编带大家看看模具钢硬度不足的多种原因以及对策。

模具钢

1.产生原因

1)模具截面大,钢材淬透性差,如大型模具选用了淬透性低的钢种。

2)模具钢原始组织中碳化物偏析严重或组织粗大,钢中存在石墨碳和碳化物偏析、聚集。

3)模具锻造工艺不正确,锻造后未进行很好的球化退火,使模具钢球化组织不良。

4)模具表面未除净退火或淬火加热时产生的脱碳层。

5)模具淬火温度过高,淬火后残留奥氏体量过多;或淬火温度过低,加热保温时间不足,使模具钢的相变不完全。

6)模具淬火加热后冷却速度过慢,分级与等温温度过高或时间过长,淬火冷却介质选择不当。

7)碱浴水分过少,或淬火冷却介质中含杂质过多,或淬火冷却介质老化。

8)模具淬火冷却后出淬火冷却介质时温度过高,冷却不足。

9)回火不充分及回火温度过高等。

1. 淬火温度过低或过高

主要是由于工艺设置温度不当、控温系统误差、装炉或进入冷却槽方法不当等原因造成。应该修正工艺温度,检修校核控温系统,装炉时,工件间隔合理摆放均匀,分散入槽,禁止堆积或成捆入槽冷却。

2. 过回火

这是由回火温度设置过高、控温系统故障误差或炉温过高时入炉造成。应当修正工艺温度,检修校核控温系统,不高于设置炉温装入。

3. 冷却不当

原因是预冷时间过长,冷却介质选择不当,淬火介质温度渐高而冷却性能下降,搅拌不良或出槽温度过高等。措施:出炉、入槽等要快;掌握淬火介质冷却特性;油温60-80℃,水温30℃以下,当淬火量大而使冷却介质升温时,应添加冷却淬火介质或改用其它冷却槽冷却;加强冷却剂的搅拌;在Ms+50℃时取出。

4.脱碳

这是由原材料残留脱碳层或淬火加热时造成。预防措施为:可控气氛加热,盐浴加热,真空炉、箱式炉采用装箱保护或使用防氧化涂料;机加工余量加大2-3mm。

5.变形超差

在机械制造中,热处理的淬火变形是绝对的,而不变形才是相对的。换句话说,只是一个变形大小的问题。这主要是由于热处理过程中马氏体相变具有表面浮凸效应。

预防热处理变形(尺寸变化和形状变化)是一项非常困难的工作,在许多情况下,不得不依靠经验加以解决。这是因为不仅钢种和模具形状对热处理变形有影响,不当的碳化物分布状态及锻造和热处理方法同样会引起或加剧,而且在热处理诸多条件中,只要某一条件发生变化,钢件的变形程度就会有很大变化。

尽管在相当长时间还主要靠经验和试探法去解决热处理变形问题,但正确掌握原材料锻造、模块取向、模具形状、热处理方法与热处理变形的关系,从已经积累的实际数据中去把握热处理变形规律,建立有关热处理变形的档案资料,却是一项极有意义的工作。

6.脱碳

脱碳是由于钢件在加热或保温时,因周围气氛的作用,使表面层部分的碳全部或部分丧失的现象和反应。钢件的脱碳不仅会造成硬度不足、淬裂和热处理变形及化学热处理缺陷,而且对疲劳强度、耐磨性及模具性能也有很大影响。

7.放电加工引起的裂纹

在模具制造中,采用放电加工(电脉冲及线切割)是越来越普遍采用的加工方法,但随着放电加工的广泛应用,其引起的缺陷也相应增多。

由于放电加工是借助于放电所产生的高温而使模具表面熔化的加工方法,因此,在其加工表面形成白色的放电加工变质层,并产生800MPa左右的拉应力,这样,在模具的电加工过程中常出现变形或裂纹等缺陷。因此,采用放电加工的模具,必须充分掌握放电加工对模具材料的影响,并预先采取相应的预防措施。

防止热处理时的过热和脱碳,并进行充分回火以降低或消除残留应力;为了充分消除淬火时产生的内应力,要进行高温回火,因此,应采用能承受高温回火的钢种(如Crl2型、ASP-23、高速钢等),以稳定的放电条件进行加工;放电加工后,作稳定化松驰处理;设置合理的工艺孔、槽;充分消除再凝固层,以便在健全的状态下使用。

8.韧性不足

韧性不足的原因可能是淬火温度过高,且保温时间过长引起晶粒粗化造成的,或由于没有避开回火脆性区进行回火。

9.磨削裂纹

当工件内有大量的残留奥氏体时,在磨削热的作用下,发生回火转变,从而产生组织应力,导致工件开裂。

其预防措施是:淬火后进行深冷处理或多次重复回火(模具回火一般为2-3次,即使是冷加工用低合金工具钢也是如此),最大限度地降低残留奥氏体量。

对策

1)正确选用模具钢种,大型模具应选用淬透性高的高合金模具钢。

2)加强原材料检查,确保原材料符合标准。对不良原材料钢材进行合理的锻造并进行球化退火处理,确保获得良好的组织。碳素工具钢不易多次退火,以防石墨化。

3)严格执行锻造工艺和球化退火工艺,保证有良好的预备热处理组织。

4)热处理前应彻底清除模具表面的锈斑和氧化皮,并注意加热时的保护,尽量采用真空加热淬火或保护气氛加热淬火,盐浴加热时应进行良好的脱氧处理。

5)正确制订模具淬火加热工艺参数,确保相变充分,以大于临界冷却速度的冷却速度进行快速冷却,以获得合格的金相组织。

6)正确选用淬火冷却介质和冷却方式,严格控制分级与等温温度和时间。

7)要严格控制碱浴水分含量,对长期使用的淬火冷却介质要经常进行过滤及定期更换,并保持清洁,定期检测其淬火冷却特性曲线。

8)对尺寸大的模具,适当延长浸入淬火冷却介质的时间,防止模具出淬火冷却介质的温度过高。

9)模具淬火后应及时、充分回火,并防止回火温度过高。

10)对硬度要求高的模具可采用深冷处理(如-110~-196℃)。

11)进行表面强化处理。

以上就是天成模具钢小编给大家分享的模具钢硬度不足的多种原因以及对策。模具热处理后硬度不足或硬度不均将使模具耐磨性及疲劳强度等性能降低,导致模具早起失效,严重降低模具的使用寿命。希望对大家有所帮助,对模具钢感兴趣的朋友可以阅读更多乐百家娱乐模具钢的资讯《模具钢材料的材质如何鉴别?【独家分享】》。

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