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    模具钢的热处理工艺你知道多少?

    发布时间:2021-08-10 01:08:20
    模具钢的热处理工艺你知道多少?
         随着社会经济的发展,对模具钢的需求越来越大,模具制造成本高,尤其是一些精密的冷冲压模具、塑料模具和压铸模具。利用热处理技术提高模具的使用性能,可以大大延长模具的使用寿命,具有显着的经济效益。中国模具技术人员非常重视模具热处理技术的发展。接下来和大家分享一下模具钢的热处理技术。
      
      一.真空热处理
      
      真空热处理后,模具钢表面状态良好,变形小。与大气淬火相比,真空油淬火后的模具表面硬化更均匀,略高,这主要是由于模具钢表面在真空加热过程中处于活性状态,没有脱碳,也没有阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热时,钢的表面具有除气作用,因此具有较高的力学性能。炉内真空度越高,抗弯强度越高。真空淬火后,钢的断裂韧性提高,模具寿命一般比常规工艺提高40%-400%甚至更高。
      
      冷加工模具真空淬火技术已得到广泛应用。
      
      二.低温处理
      
      近年来的研究工作表明,深冷处理可提高模具钢的力学性能(-196℃),深冷处理可显着延长部分模具的使用寿命。
      
      模具钢的深冷处理可以在淬火和回火之间进行,也可以在淬火和回火之后进行。如果淬火和回火后残余奥氏体仍留在钢中,则有必要在深冷处理后再次回火。深冷处理可以提高钢的耐磨性和回火稳定性。
      
      深冷处理不仅可用于冷加工模具,也可用于热加工模具和硬质合金。深冷处理技术越来越受到模具热处理工作者的重视,并开发了专用的深冷处理设备。不同钢种在深冷过程中的组织变化、微观机理及其对力学性能的影响有待进一步研究。
      
      三.模具的高温淬火和冷却淬火
      
      一些热作模具钢,如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等。,可以通过加热高于常规淬火温度进行淬火,这样可以减少钢中碳化物的数量,改善其形态和分布,并使溶解在奥氏体中的碳分布均匀。淬火后,钢中可以获得更多的板条马氏体,提高其断裂韧性和冷热疲劳抗力,从而延长模具的使用寿命。例如,由3Cr2W8V钢制成的热挤压模具具有1080-1120℃的常规淬火温度和560-580℃的回火温度。当淬火温度提高到1200℃,回火温度为680℃(两次)时,模具寿命提高数倍。
      
      W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速钢、Cr12MoV等高合金冷作模具钢的淬火温度可适当降低,以提高其塑性韧性,降低脆性开裂倾向,延长模具寿命。比如W6Mo5Cr4V2的淬火温度可以是1140-1160℃。
      
      四.化学热处理
      
      化学热处理能有效提高模具表面的耐磨性、耐腐蚀性、抗咬合性和抗氧化性。几乎所有的化学热处理工艺都可以用于模具钢的表面处理。
      
      研究表明,高碳低合金工具钢和中碳高合金钢可以渗碳或碳氮共渗。高碳低合金钢渗碳或碳氮共渗时,应尽可能选择较低的加热温度和较短的保温时间,以保证表层有更多的未溶解碳化物芯。渗碳和碳氮共渗后,表面碳化物呈粒状,碳化物总体积也明显增加,可提高钢的耐磨性。W6Mo5Cr4V2和65Nb钢模具渗碳及65Nb钢模具真空渗碳后,模具使用寿命显着提高。
      
      在500-650℃回火的合金钢模具可以在低于回火温度的范围内或在回火的同时进行氮化或氮碳共渗。
      
      目前大多数渗氮工艺是离子渗氮和高频渗氮。离子渗氮可以缩短渗氮时间,获得高质量的渗氮层。离子渗氮可以提高压铸模的耐腐蚀性、耐磨性、抗热疲劳性和抗粘连性。
      
      氮碳共渗可以在气体介质或液体介质中进行,渗碳层脆化小,渗碳时间比渗氮短得多。经过氮碳共渗后,压铸模和热挤压模的热疲劳性能得到显着改善。氮碳共渗在冷镦模具、冷挤压模具、冷冲压模具和拉延模具上有很好的应用效果。
      
      冷加工模具和热加工模具也可以进行硫-氮或硫-氮-碳胶结。近年来,许多研究表明稀土具有明显的加速作用,因此开发了稀土氮碳共渗、稀土氮碳共渗等新技术。
      
      五、渗硼和金属化
      
      渗硼可以是固体渗硼、液体渗硼、糊状渗硼等。固体渗硼应用广泛,市场上有固体渗硼剂。固体渗硼后,表层硬度高达1400-2800HV,耐磨性高,耐腐蚀性和抗氧化性好。
      
      渗硼工艺常用于各种冷加工模具。由于耐磨性的提高,模具寿命可提高几倍或十倍以上。中碳钢渗硼有时可以代替高合金钢制作模具。渗硼也可应用于热加工模具,如热挤压模具。
      
      渗硼层脆性大,扩散层薄,对渗硼层的支撑力弱。因此,可以采用渗硼或硼碳氮共渗来强化过渡区,使其硬度变化平稳。为了改善渗硼层的脆性,可以采用硼钒和硼铝共渗的方法。
      
      冶金包括渗铬、渗钒、渗钛和其他工艺,可用于处理冷加工和热加工模具。TD法(熔盐金属化)已经在一些情况下得到应用,可以将模具的使用寿命延长几倍甚至十倍。
      
      六.气相沉积
      
      根据形成的基本原理,气相沉积可以分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(化学气相沉积)。
      
      PVD分为真空蒸发、溅射和离子镀。离子镀是蒸发和溅射相结合的技术。离子镀具有附着力强、镀覆能力好、镀层基材与镀层材料匹配范围广等优点,因此得到了广泛的应用。近年来,多弧离子镀引起了人们的关注。目前模具中广泛使用的是离子镀TiN,硬度高,韧性好,附着力强,耐高温。在氮化钛基础上发展起来的多组分薄膜,如(TiAl)氮和(氮化钛)氮,性能优于氮化钛,是一种更有前景的新型薄膜。
      
      化学气相沉积是一种化学方法,使反应气体在基础材料表面发生化学反应,形成涂层(碳化钛、氮化钛)。CVD的方法有很多。化学气相沉积的反应温度一般在900℃以上,涂层硬度在2000HV以上。但是高温容易使工件变形,沉积层的界面容易发生反应。发展趋势是降低温度,开发新的涂料组分。例如金属有机化合物化学气相沉积、激光化学气相沉积、等离子化学气相沉积等。
      
      七.高能束热处理
      
      高能束热处理的热源通常指激光、电子束、离子束等。它们的共同特点是材料表面的功率密度至少为1000W/cm2。它们的共同特点是:加热速度快,加热面积可选,工件变形小,不需要冷却介质,处理环境清洁,可控性好,易于实现自动化处理。
      
      以上是模具钢边肖共享的模具钢热处理工艺。国内外对高能束热处理的原理和工艺进行了大量研究,其中激光相变硬化、小尺寸电子束处理和中功率离子注入技术较为成熟,并已应用于延长模具寿命。
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