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【模具钢】常用热处理方法及作用

热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却,以改变其内部组织结构,获得所需性能的一种加工工艺。模具制造过程中常用到的热处理方法有:退火、正火、淬火,回火、调质、渗碳、氮化处理。

 

退火处理

退火是将金属或合金表面加热到适当的温度,保温到一定的时间,然后随炉缓慢冷却的热处理的工艺,其实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变。

 

① 退火作用

a. 降低钢的表面硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变变形加工;

b. 细化晶粒,消除因锻、焊等引起的组织缺陷,使钢的组织成分均匀,改善钢的性能活为以后的热处理做准备;

c. 消除钢的内应力,以防止变形或开裂。

 

② 退火方法 常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等。

a. 完全退火 又称中结晶退火,是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢的冷却,获得接近平衡状态组织的退火工艺,适用于含碳量为0.3% ~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。

b. 球化退火 使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种,此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。

c. 去应力退火 为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成的参与应力及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。

d. 再结晶退火 又称中间退火,是指经冷形变后的金属加热再结晶温度以上,保持适当的时间,使变形晶粒重新结晶成均匀的等抽晶粒,以消除变强化和残余应力的热处理工艺。

e. 等温退火 就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3(或Ac1)温度,保持适当时间后,较快的冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持,使奥氏体转变为珠光体组织,然后再空气中冷却的热处理工艺,此种退火方法主要用于冷奥氏体Ac比较稳定的合金钢。

 

正火处理

正火是将钢材或钢件加热到Ac3以上表面30 ~50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的作用:

a. 可消除过共析钢中的网状碳化物,改善钢的切削加工性能;

b. 细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力;

c. 对含碳量小于0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火做预先热处理;

d. 含碳量在0.4% ~0.7%的不太重要的工作可在正火状态下使用。

 

淬火处理

淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和贝氏体组织的热处理工艺。、

淬火作用是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变,得到马氏体(或贝氏体)组织,然后配合以不同温度的回火,获得所需的力学性能。

 

回火处理

回火是钢件淬硬后,再加热到低于Ac1点一下某一温度,保持一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。

① 回火目的

a. 合理的调整力学性能,使工件满足使用要求;

b. 稳定组织,使工件使用过程中不发生组合转变,从而保证工件的尺寸、形状不变;

c. 降低或消除淬火内应力,以减少工件的变形并防止开裂。

②回火分类 按照加热温度的不同,回火可分为低温、中温和高温回火3类。

a. 低温回火 回火温度在250℃以下,回火后的组织为回火马氏体﹢残余奥氏体;

b. 中温回火 回火温度在250 ~500℃,回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体;

c. 高温回火 回火温度在500 ~600℃,回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体,此工艺也称为调质处理(即淬火+高温回火)。主要用于中碳结构钢工件,使钢的强度、塑性、韧性达到恰当的配合,具有良好的综合力学性能,常用于高碳高合金钢(如高速钢等)的回火,回火温度在500~600℃。以使发生二次硬化作用促进残余奥氏体的转变。

 

调质处理

调质是使钢件获得比退火、正火更好的综合力学性能,可作为最终热处理,也可作为模具零件淬火及软氮化前的预先热处理。

 

渗碳处理

渗碳是使模具零件表面具有高硬度和耐磨性,而内部人保留原有的良好韧性和强度,属于表面强化处理。

 

氮化处理

氮化是用于提高模具零件表面的高硬度和耐磨性处理,用于工作负荷不大,但耐磨要求高及要求腐蚀的模具零件。

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