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2024-07-02
模具用工具鋼(SKS、SKD、SKH)多為硬質(zhì)合金工具鋼。模具性能不僅取決于鋼的內(nèi)部組織(碳化物形狀、大小、分布狀態(tài)),而且真空熱處理,特別是真空淬火、真空回火時引起的組織變化對模具性能也有很大影響。因此,真空熱處理技術(shù)對模具獲得所要求的特性十分重要。
工具鋼真空淬火方法
真空淬火是將鋼在真空中高溫保溫,使鋼處于奧氏體狀態(tài),然后快速冷卻,使鋼發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,以獲得高硬度的熱處理方法。淬火加熱是將鋼加熱到A3轉(zhuǎn)變點以上的溫度,使碳原子溶解,組織由鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。碳素工具鋼(SK)淬火溫度為760~820℃,合金工具鋼(SKS)淬火溫度為760~880℃,模具鋼(SKD)淬火溫度為1000~1050℃,高速鋼(SKH)淬火溫度為1050~1300℃。淬火溫度過低,馬氏體轉(zhuǎn)變不均勻,得不到正常的淬火組織。淬火溫度過高,會使奧氏體晶粒粗化,產(chǎn)生氧化脫碳,淬火后殘余奧氏體量增多,導(dǎo)致鋼的硬度和韌性下降。最佳淬火溫度因鋼的成分不同而不同,因此應(yīng)確定與淬火鋼相對應(yīng)的淬火溫度。與
淬火溫度并行的是真空淬火加熱時間,加熱時間不當會產(chǎn)生與加熱溫度不當同樣的問題。一般來說,對于模具鋼,當工件中心溫度達到規(guī)定溫度時,必須保溫30分鐘。在實際真空淬火操作中,真空淬火爐內(nèi)溫度不均勻、真空淬火工件裝載過多、工件裝載不均勻都是造成上述淬火異常的原因。因此,對真空熱處理設(shè)備的檢查和定期維護非常重要。
加熱到淬火溫度的鋼件快速冷卻,使鋼件發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,獲得較高的硬度。一般來說,真空淬火冷卻速度越大,鋼件組織越致密,韌性越好,因此需要快速冷卻技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備。高速鋼的淬火溫度比模具鋼高,一般來說,淬火溫度越高,加熱時間越長,奧氏體中碳化物的固溶越多,淬火后的硬度越高。但加熱時間越長,會出現(xiàn)晶粒粗化、氧化、脫碳等現(xiàn)象。
工具鋼回火方法
真空回火是利用加熱來解除淬火工件中積累的應(yīng)變,調(diào)整硬度,提高韌性的一種熱處理方法。真空回火過程中,淬火形成的硬而脆的馬氏體中析出碳化物,淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閳皂g的回火馬氏體,同時鋼中殘余奧氏體分解,產(chǎn)生二次硬化的效果。
大多數(shù)工具鋼都在高溫下使用,因此一般采用二次硬化高溫回火(500~650℃)以獲得模具的穩(wěn)定性。但對于冷作模具用的工具鋼,有時也采用200℃左右的低溫回火。以SKD11為代表的高碳鋼馬氏體轉(zhuǎn)變的終止溫度低于室溫,真空淬火后約有20%的殘余奧氏體存在。這些殘余奧氏體在450℃以上比較穩(wěn)定。殘余奧氏體比較軟,所以模具整體韌性較高。200℃左右的低溫回火處理,使馬氏體中析出碳化物,使淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體,提高韌性。低溫回火鋼的硬度在60HRC左右。如果模具在真空熱處理(電火花加工、表面處理等)后使用、加工過程中沒有溫度升高,低溫回火可使模具獲得高硬度和高韌性。
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