社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展處于一個(gè)高峰期,各種模具鋼材性能不斷在改進(jìn),形成了一定的市場(chǎng)規(guī)模。而模具鋼熱處理的過(guò)程是決定模具鋼性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有些模具鋼在熱處理出現(xiàn)缺陷,導(dǎo)致模具鋼報(bào)廢棄用。那么模具鋼熱處理出現(xiàn)缺陷的原因有哪些呢?又該怎么預(yù)防呢?
一.淬裂
淬裂的原因及預(yù)防措施如下:
1、形狀效應(yīng)。主要是設(shè)計(jì)因素造成的,如圓角R過(guò)小、孔穴位置設(shè)置不當(dāng),截面過(guò)渡不好。
2、過(guò)熱(過(guò)燒)。主要是由控溫不準(zhǔn)或跑溫、工藝設(shè)置溫度過(guò)高、爐溫不均等因素造成。預(yù)防措施包括:檢修、校對(duì)控溫系統(tǒng)、修正工藝溫度、在工件與爐底板間加墊鐵等。
3、脫碳。主要由過(guò)熱(或過(guò)燒)、空氣爐無(wú)保護(hù)加熱、機(jī)加余量小、鍛造或預(yù)備熱處理殘留脫碳層等因素造成。預(yù)防措施為:可控氣氛 加熱,鹽浴加熱,真空爐、箱式爐采用裝箱保護(hù)或使用防氧化涂料;機(jī)加工余量加大2-3mm。
4、冷卻不當(dāng)。主要是冷卻劑選擇不當(dāng)或過(guò)冷造成,應(yīng)當(dāng)掌握淬火介質(zhì)冷卻特性或回火處理。
5、原材料組織不良。如碳化物偏析嚴(yán)重,鍛造質(zhì)量差,預(yù)備熱處理方法不當(dāng)?shù)?。預(yù)防措施是:采用正確的鍛造工藝和合理的預(yù)備熱處理 制度。
二.硬度不足
硬度不足的原因和預(yù)防措施如下:
1、淬火溫度過(guò)低。主要是由于工藝設(shè)置溫度不當(dāng)、控溫系統(tǒng)誤差、裝爐或進(jìn)入冷卻槽方法不當(dāng)?shù)仍蛟斐?,?yīng)該修正工藝溫度,檢修校核控溫系統(tǒng),裝爐時(shí),工件間隔合理擺放均勻,分散入槽,禁止堆積或成捆入槽冷卻。
2、淬火溫度過(guò)高。這是由工藝設(shè)置溫度不當(dāng)或控溫系統(tǒng)誤差造成,應(yīng)當(dāng)修正工藝溫度,檢修校核控溫系統(tǒng)。
3、過(guò)回火。這是由回火溫度設(shè)置過(guò)高、控溫系統(tǒng)故障誤差或爐溫過(guò)高時(shí)入爐造成,應(yīng)當(dāng)修正工藝溫度,檢修校核控溫系統(tǒng),不高于設(shè)置爐溫裝入。
4、冷卻不當(dāng)。原因是預(yù)冷時(shí)間過(guò)長(zhǎng),冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng),淬火介質(zhì)溫度漸高而冷卻性能下降,攪拌不良或出槽溫度過(guò)高等。措施:出爐、入槽等要快;掌握淬火介質(zhì)冷卻特性;油溫60-80℃,水溫30℃以下,當(dāng)淬火量大而使冷卻介質(zhì)升溫時(shí),應(yīng)添加冷卻淬火介質(zhì)或改用其它冷卻槽冷卻;加強(qiáng)冷卻劑的攪拌;在Ms+50℃時(shí)取出。
5、脫碳。這是由原材料殘留脫碳層或淬火加熱時(shí)造成,預(yù)防措施為可控氣氛加熱,鹽浴加熱,真空爐、箱式爐采用裝箱保護(hù)或使用防氧化涂料;機(jī)加工余量加大2-3mm。
三.變形超差
在機(jī)械制造中,熱處理的淬火變形是絕對(duì)的,而不變形才是相對(duì)的。換句話說(shuō),只是一個(gè)變形大小的問(wèn)題。這主要是由于熱處理過(guò)程中馬氏體相變具有表面浮凸效應(yīng)。
預(yù)防熱處理變形是一項(xiàng)非常困難的工作,在許多情況下,不得不依靠經(jīng)驗(yàn)加以解決。這是因?yàn)椋粌H鋼種和模具形狀對(duì)熱處理變形有影響,不當(dāng)?shù)奶蓟锓植紶顟B(tài)及鍛造和熱處理方法同樣會(huì)引起或加劇,而且在熱處理諸多條件中,只要某一條件發(fā)生變化,鋼件的變形程度就會(huì)有很大變化。
四.脫碳
脫碳是由于鋼件在加熱或保溫時(shí),因周圍氣氛的作用,使表面層部分的碳全部或部分喪失的現(xiàn)象和反應(yīng)。鋼件的脫碳不僅會(huì)造成硬度不足、淬裂和熱處理變形及化學(xué)熱處理缺陷,而且對(duì)疲勞強(qiáng)度、耐磨性及模具性能也有很大影響。
五.放電加工引起的裂紋
在模具制造中,采用放電加工(電脈沖及線切割)是越來(lái)越普遍采用的加工方法,但隨著放電加工的廣泛應(yīng)用,其引起的缺陷也相應(yīng)增多。
由于放電加工是借助于放電所產(chǎn)生的高溫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電加工變質(zhì)層,并產(chǎn)生800MPa左右的拉應(yīng)力,這樣,在模具的電加工過(guò)程中常出現(xiàn)變形或裂紋等缺陷。
六.韌性不足
韌性不足的原因可能是淬火溫度過(guò)高,且保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起晶粒粗化造成的,或由于沒(méi)有避開(kāi)回火脆性區(qū)進(jìn)行回火。
七.磨削裂紋
當(dāng)工件內(nèi)有大量的殘留奧氏體時(shí),在磨削熱的作用下,發(fā)生回火轉(zhuǎn)變,從而產(chǎn)生組織應(yīng)力,導(dǎo)致工件開(kāi)裂。其預(yù)防措施是:淬火后進(jìn)行深冷處理或多次重復(fù)回火,最大限度地降低殘留奧氏體量。