弹簧钢热处理
2019-03-18 10:05:23
弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙度能提高疲劳寿命。为了获得所需的性能,必须具有较高的含碳量。弹簧钢碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9%之间,由于碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm的弹簧。对于截面尺寸较大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75%之间,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它们的主要作用是提高淬透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地改善弹簧钢的力学性能,其中Cr ,W ,Mo还能提高钢的高温强度。 在热状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以上) 在冷状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以下) 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 弹簧钢热处理 冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。 耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。 弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施 (1)脱碳(降低使用寿命)--1、采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。2、采用快速加热工艺。 (2)淬火后硬度不足,非马氏体数量较多,心部出现铁素体(产全残余变形,降低使用寿命)--1、选用淬透性较好的材料。2、改善淬火冷却剂的冷却能力。3、弹簧进入冷却剂的温度应控制在Ar3以上。4、适当提高淬火加热温度。
弹簧钢冲压
2019-03-18 10:05:23
钢是含碳量在0.04%~2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七种: 1.按品质分类 (1)普通钢(P≤0.045%,S≤0.050%) (2)优钢材质钢(P、S均≤0.035%) (3)高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.030%) 2.按化学成份分类 (1)碳素钢:a.低碳钢(C≤0.25%);b.中碳钢(C≤0.25~0.60%);c.高碳钢(C≤0.60%)。 (2)合金钢:a.低合金钢(合金元素总含量≤5%);b.中合金钢(合金元素总含量为5~10%);c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。 弹簧钢冲压3.钢材按成形方法分类:(1)锻钢;(2)铸钢;(3)热轧钢;(4)冷拉钢。 4.钢材按金相组织分类 (1)退火状态的:a.亚共析钢(铁素体+珠光体);b.共析钢(珠光体);c.过共钢材析钢(珠光体+渗碳体);d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。 (2)正火状态的:a.珠光体钢;b.贝氏体钢;c.马氏体钢;d.奥氏体钢。 (3)钢材无相变或部分发生相变的 5.按用途分类 (1)建筑及工程用钢:a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。 (2)结构钢:a.机械制造用钢:(a)优质结构钢 (b)表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗钢、表面淬火用钢 (c)易切结构钢 (d)冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷镦用钢; b.弹簧钢;c.轴承钢。 (3)工具钢:a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。 (4)特殊性能钢:a.不锈耐酸钢;b.耐热钢:包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;c.电热合金钢;d.耐磨钢;e.低温用钢;f.电工用钢。 (5)专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。 6.综合分类 (1)普通钢 a.碳素结构钢:(a)Q195 (b)Q215(A、B) (c)Q235(A、B、C) (d)Q255(A、B) (e) Q275;b.低合金结构钢;c.特定用途的普通结构钢。 (2)优质钢(包括高级优质钢):a.结构钢:(a)优质碳素结构钢 (b)合金结构钢 (c)弹簧钢 (d)易切钢 (e)轴承钢 (f)特定用途优质结构钢;b.工具钢:(a)碳素工具钢 (b)合金工具钢 (c)高速工具钢;c.特殊性能钢:(a)不锈耐酸钢 (b)耐热钢 (c)电热合金钢 (d)电工用钢 (e)高锰耐磨钢。 7.按冶炼方法分类 (1)按炉种分:a.平炉钢:(a)酸性平炉钢 (b)碱性平炉钢;b.转炉钢:(a)酸性转炉钢 (b)碱性转炉钢[或(a)底吹转炉钢 (b)侧吹转炉钢 (c)顶吹转炉钢];c.电炉钢:(a)电弧炉钢 (b)电渣炉钢 (c)感应炉钢 (d)真空自耗炉钢 (e)电子束炉钢。 (2)钢材按脱氧程度和浇注温度分:a.沸腾钢;b.半镇静钢;c.镇静钢;d.特殊镇静钢。 钢铁炼成分: 1. ----采矿(获得铁矿石) 2. ----选矿(将铁矿石破碎、磁选成铁精粉) 3. ---烧结(将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结矿) 4. ---冶炼(将烧结矿运送至高炉,热风、焦碳使烧结矿还原成铁水,并脱硫) 5. ---炼钢(在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂,变成钢水) 6. ---精练(进一步脱磷、去除夹杂,提高纯净度) 7. ---连铸(热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯) 8. ---轧钢(将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的钢材,如板材、线材、管材等)。
紫铜 热处理
2017-06-06 17:50:12
紫铜本身弹性太差,紫铜热处理的作用就是使紫铜有良好的弹性。紫铜热处理最常见的缺陷就是粘带和氢脆,退火温度一般为500度到600度之间,时间要因退件的性能厚度确定,加热3.5小时,保温4-6小时,冷却8-10小时。紫铜 因呈紫红色而得名。它不一定是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能,因此也归入铜合金。中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)四类。紫铜的电导率和热导率仅次于银,广泛用于制作导电、导热器材。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中,有良好的耐蚀性,用于化学工业。另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代,紫铜的
产量
超过了其他各类铜合金的总
产量
。紫铜的用途比纯铁广泛得多,每年有50%的铜被电解提纯为纯铜,用于电气工业。这里所说的紫铜,确实要非常纯,含铜达99.95%以上才行。极少量的杂质,特别是磷、砷、铝等,会大大降低铜的导电率。铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大,用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜。另外,铅、锑、铋等杂质会使铜的结晶不能结合在一起,造成热脆,也会影响纯铜的加工。这种纯度很高的纯铜,一般用电解法精制:把不纯铜(即粗铜)作阳极,纯铜作阴极,以硫酸铜溶液为电解液。当电流通过后,阳极上不纯的铜逐渐熔解,纯铜便逐渐沉淀在阴极上。这样精制而得的铜;纯度可达99.99%。想要了解更多关于紫铜热处理问题的信息,请继续浏览上海
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黄铜热处理
2017-06-06 17:50:00
黄铜热处理是指一种防止黄铜应力腐蚀开裂和成品退火的一种加工工艺。 黄铜热处理一般有两种:1. 防"季裂"退火: 260~300度保温后空冷.2. 再结晶退火: 540~600度保温后水冷. 季裂是指经过冷变形加工的黄铜(含Zn>20%)制品,由于残余应力的存在,在潮湿的大气或海水中,尤其是在含氨气的环境中,放置一段时间,容易产生应力腐蚀,使黄铜开裂,这种自发破裂的现象称应力腐蚀开裂或季裂。防止黄铜的季裂,可以进行喷丸处理,在表面施加压应力;低温退火(250~300℃加热保温1~3 h)去除残存拉应力;或加适量Al、Sn、Mn 、Si 、Ni 等元素来显著降低对应力腐蚀的敏感性。 黄铜热处理低温退火---主要目的是消除内应力,防止黄铜的应力腐蚀开裂和工件在切削加工过程中发生变化, 黄铜热处理再结晶退火---包括各道冷加工工序之间的中间退火以及成品的最终退火, 温度示产品的厚度而变化,在550--700度之间。 普通黄铜是铜-锌合金,按其组织可分简单黄铜(也称а黄铜),ω(Cu)为100%-62.4%,和两相黄铜(а+β黄铜),ω(Cu)为56.5%-62.4%。Zn在Cu中的固溶度随湿度降低而增大,故无热处理强化效果。经常采用退火处理来改判黄铜的冷加工性能。黄铜热处理有关成品退火后的力学性能及冷变形性能主要取决于晶粒尺寸大小。黄铜黄铜热处理冷加工中间退火温度如下表:更多关于黄铜热处理的资讯,请登录上海有色网查询。
铜合金热处理
2017-06-06 17:50:05
铸造铜合金热处理工艺热处理操作要点:1 加热速度:铜合金虽有良好的导热性,但为了防止铸件表面晶粒粗化和厚截面铸件内部产生过大的热应力,加热和冷却速度都要控制适当,并使之均匀加热和冷却。2 温度控制:某些铜合金的固溶处理温度很接近其固相线温度,容易产生过热和过烧,应当精确的控制热处理温度。谇火转移速度对可热处理强化的铜合金的性能有较大的影响,因此要求固溶处理后迅速谇火。3 防止变形:铍青铜等时效处理时,伴随着产生较大的体积应变,容易产生翘曲和变形,为减少变形,时效处理可分为两阶段进行,即先在200-250摄氏度保温一段时间后再升到规定的时效温度;也可以采取较高的时效温度,也可以采取较高的时效温度,即轻度过时效。4 防止裂纹:沉淀强化铜合金存在热处理开裂倾向,其原因是在严重过时效情况下,部分强化在晶界上析出并长大,产生了相变应力而导致沿晶开裂。主要防止办法是在不影响合金力学性能的条件下,将合金化元素的成分范围向中下线控制,时效处理时严格控制时效温度和时间。
铍铜热处理
2017-06-06 17:50:06
铍铜热处理,是一种对铍铜进行处理的制作工艺。铍铜是一种以铍为主加元素的铜基体合金材料。其适用范围在需求高导热,高硬度,高耐磨的要求下才使用铍铜材料的。铍铜以物料形式可以分为带、板、棒,线、以及管等,如果以铍铜物理功能使用来区分,一般来讲有3种。 1:高弹性的2:高导热,高硬度的 3:电极上使用的高硬度,高耐磨的。铍铜是一种用途极广的沉淀硬化型合金。经固溶及时效处理后,强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其热处理特点是:固溶处理后具有良好的塑性,可进行冷加工变形。但再进行时效处理后,却具有极好的弹性极限,同时硬度、强度也得到提高。 (1) 铍铜热处理的固溶处理 一般固溶处理的加热温度在780-820℃之间,对用作弹性元件的材料,采用760-780℃,主要是防止晶粒粗大影响强度。固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃。保温时间一般可按1小时/25mm计算,铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时,表面会形成氧化膜。虽然对时效强化后的力学性能影响不大,但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)中加热,从而获得光亮的热处理效果。此外,还要注意尽量缩短转移时间(此淬水时),否则会影响时效后的机械性能。薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。淬火介质一般采用水(无加热的要求),当然形状复杂的零件为了避免变形也可采用油。 (2) 铍铜热处理的时效处理 铍青铜的时效温度与Be的含量有关,含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处理。对于Be大于1.7%的合金,最佳时效温度为300-330℃,保温时间1-3小时(根据零件形状及厚度)。Be低于0.5%的高导电性电极合金,由于溶点升高,最佳时效温度为450-480℃,保温时间1-3小时。近年来还发展出了双级和多级时效,即先在高温短时时效,而后在低温下长时间保温时效,这样做的优点是性能提高但变形量减小。为了提高铍青铜时效后的尺寸精度,可采用夹具夹持进行时效,有时还可采用两段分开时效处理。(3) 铍铜热处理的去应力处理 铍青铜去应力退火温度为150-200℃,保温时间1-1.5小时,可用于消除因
金属
切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力,稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度。想要了解更多铍铜热处理的相关资讯,请浏览上海
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铍青铜热处理
2017-06-06 17:50:02
铍青铜热处理铍青铜是一种用途极广的沉淀硬化型合金。经固溶及时效处理后,强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其热处理特点是:固溶处理后具有良好的塑性,可进行冷加工变形。但再进行时效处理后,却具有极好的弹性极限,同时硬度、强度也得到提高。(1) 铍青铜的固溶处理一般固溶处理的加热温度在780-820℃之间,对用作弹性组件的材料,采用760-780℃,主要是防止晶粒粗大影响强度。固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃。保温时间一般可按1小时/25mm计算,铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时,表面会形成氧化膜。虽然对时效强化后的力学性能影响不大,但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)中加热,从而获得光亮的热处理效果。此外,还要注意尽量缩短转移时间(此淬水时),否则会影响时效后的机械性能。薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。淬火介质一般采用水(无加热的要求),当然形状复杂的零件为了避免变形也可采用油。(2) 铍青铜的时效处理铍青铜的时效温度与Be的含量有关,含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处理。对于Be大于1.7%的合金,最佳时效温度为300-330℃,保温时间1-3小时(根据零件形状及厚度)。Be低于0.5%的高导电性电极合金,由于溶点升高,最佳时效温度为450-480℃,保温时间1-3小时。近年来还发展出了双级和多级时效,即先在高温短时时效,而后在低温下长时间保温时效,这样做的优点是性能提高但变形量减小。为了提高铍青铜时效后的尺寸精度,可采用夹具夹持进行时效,有时还可采用两段分开时效处理。(3) 铍青铜的去应力处理铍青铜热处理力退火温度为150-200℃,保温时间1-1.5小时,可用于消除因
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切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力,稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度。
铝合金热处理技术
2018-12-28 15:58:44
1、铝合金热处理原理
铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工型能,获得尺寸的稳定性。
2、铝合金热处理特点
众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。
3、铝合金时效强化原理
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
黄铜热处理方式
2019-05-29 19:23:03
黄铜热处理办法 二十世纪以来,金属物理的开展和其他新技能的移植运用,使金属热处理技术得到更大开展。一个明显的开展是1901~1925年,在工业加工中运用转筒炉进行气体渗碳;30年代呈现露点电位差计,使炉内气氛的碳势到达可控,以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头号进一步操控炉内气氛碳势的办法;60年代,热处理技能运用了等离子场的效果,开展了离子渗氮、渗碳技术;激光、电子束技能的运用,又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理办法。接下来,让我们一同来看一下黄铜热处理的介绍吧。 黄铜热处理:黄铜热处理是指一种避免黄铜应力腐蚀开裂和制品退火的一种制作技术。 黄铜热处理一般有两种: 1.防"季裂"退火:260~300度保温后空冷。 2.再结晶退火:540~600度保温后水冷。 季裂是指经过冷变形制作的黄铜(含Zn>20%)制品,因为剩余应力的存在,在湿润的大气或海水中,尤其是在含气的环境中,放置一段时间,简单发生应力腐蚀,使黄铜开裂,这种自发决裂的现象称应力腐蚀开裂或季裂。避免黄铜的季裂,能够进行喷丸处理,在表面施加压应力;低温退火(250~300℃加热保温1~3h)去除残存拉应力;或加适量Al、Sn、Mn、Si、Ni等元从来明显下降对应力腐蚀的敏感性。热处理设备 黄铜热处理低温退火---首要意图是消除内应力,避免黄铜的应力腐蚀开裂和工件在切削制作过程中发生改变, 黄铜热处理再结晶退火---包含各道冷制作工序之间的中间退火以及制品的终究退火,温度示产品的厚度而改变,在550--700度之间。 黄铜热处理办法(操作规程) 1、清理好操作场所,查看电源、丈量外表和各种开关是否正常,水源是否晓畅。 2、操作人员应穿戴好劳保防护用品。 3、敞开操控电源全能转换开关,依据设备技能要求分级段升、降温,延伸设备寿数和设备无缺。 4、要注意热处理炉的炉温文网带调速,能把握对不同材料所需的温度标准,保证工件硬度及表面平直度和氧化层,并仔细做好安全作业。 5、要注意回火炉的炉温文网带调速,敞开排风,使工件经回火后到达质量要求。 6、在作业中应坚守岗位。 7、要装备必要的消防用具,并熟识运用及保养办法。 8、停机时,要查看各操控开关均处于封闭状况后,封闭全能转换开关。 黄铜热处理规范: 热制作温度750~830℃;退火温度520~650℃;消除内应力的低温退火温度260~270℃。 环保黄铜C26000C2600塑性优秀,强度较高,切削制作性好,焊接,耐蚀性好,热交换器,造纸用管,机械,电子零件。 规格(mm):规格:厚度:0.01-2.0mm,宽度:2-600mm; 硬度:O、1/2H、3/4H、H、EH、SH等; 适用标准:GB、JISH、DIN、ASTM、EN; 专长:优秀切削性能适用于主动车床数控车床制作的高精度零部件。高频热处理 黄铜黄铜热处理冷制作中间退火温度如下表:材料牌号厚度(δ)>5mm厚度(δ)=1-5mm厚度(δ)=0.5-1mm厚度(δ)<0.5mmH96560-600540-580500-540450-550H90、HS700-1650-720620-780560-620450-560H80650-700580-650540-600500-560H68580-650540-600500-560440-500H62、H59650-700600-600520-600460-530HFe59-1-1600-650520-620450-550420-480HMn58-2600-660580-640550-600500-550HSn70-1600-650560-620470-560450-500HSn62-1600-650550-630520-580500-550HPb63-3600-650540-620520-600480-540HPb59-1600-650580-630550-600480-550 以上为黄铜热处理办法的全部内容,期望对您能有所协助
模具热处理及表面处理方法
2018-12-29 11:29:07
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。对模具的如下性能有着直接的影响。 模具的制造精度:组织转变不均匀、不彻底及热处理形成的残余应力过大造成模具在热处理后的加工、装配和模具使用过程中的变形,从而降低模具的精度,甚至报废。
模具的强度:热处理工艺制定不当、热处理操作不规范或热处理设备状态不完好,造成被处理模具强度(硬度)达不到设计要求。模具的工作寿命:热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等,导致主要性能如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降,影响模具的工作寿命。
模具的制造成本作为模具制造过程的中间环节或最终工序,热处理造成的开裂、变形超差及性能超差,大多数情况下会使模具报废,即使通过修补仍可继续使用,也会增加工时,延长交货期,提高模具的制造成本。
正是热处理技术与模具质量有十分密切的关联性,使得这二种技术在现代化的进程中,相互促进,共同提高。20世纪80年代以来,国际模具热处理技术发展较快的领域是真空热处理技术、模具的表面强化技术和模具材料的预硬化技术。
模具的真空热处理技术
真空热处理技术是近些年发展起来的一种新型的热处理技术,它所具备的特点,正是模具制造中所迫切需要的,比如防止加热氧化和不脱碳、真空脱气或除气,消除氢脆,从而提高材料(零件)的塑性、韧性和疲劳强度。真空加热缓慢、零件内外温差较小等因素,决定了真空热处理工艺造成的零件变形小等。
按采用的冷却介质不同,真空淬火可分为真空油冷淬火、真空气冷淬火、真空水冷淬火和真空硝盐等温淬火。模具真空热处理中主要应用的是真空油冷淬火、真空气冷淬火和真空回火。为保持工件(如模具)真空加热的优良特性,冷却剂和冷却工艺的选择及制定非常重要,模具淬火过程主要采用油冷和气冷。
对于热处理后不再进行机械加工的模具工作面,淬火后尽可能采用真空回火,特别是真空淬火的工件(模具),它可以提高与表面质量相关的机械性能,如疲劳性能、表面光亮度、而腐蚀性等。
热处理过程的计算机模拟技术(包括组织模拟和性能预测技术)的成功开发和应用,使得模具的智能化热处理成为可能。由于模具生产的小批量(甚至是单件)、多品种的特性,以及对热处理性能要求高和不允许出现废品的特点,又使得模具的智能化热处理成为必须。模具的智能化热处理包括:明确模具的结构、用材、热处理性能要求;模具加热过程温度场、应力场分布的计算机模拟;模具冷却过程温度场、相变过程和应力场分布的计算机模拟;加热和冷却工艺过程的仿真;淬火工艺的制定;热处理设备的自动化控制技术。国外工业发达国家,如美国、日本等,在真空高压气淬方面,已经开展了这方面的技术研发,主要针对目标也是模具。
模具的表面处理技术
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外,其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指:耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。这些性能的改善,单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的,也是不经济的,而通过表面处理技术,往往可以收到事半功倍的效果,这也正是表面处理技术得到迅速发展的原因。
模具的表面处理技术,是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术,改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理的方式上,又可分为:化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然旨在提高模具表面性能新的处理技术不断涌现,但在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、液体渗氮等方式,每一种渗氮方式中,都有若干种渗氮技术,可以适应不同钢种不同工件的要求。由于渗氮技术可形成优良性能的表面,并且渗氮工艺与模具钢的淬火工艺有良好的协调性,同时渗氮温度低,渗氮后不需激烈冷却,模具的变形极小,因此模具的表面强化是采用渗氮技术较早,也是应用最广泛的。
模具渗碳的目的,主要是为了提高模具的整体强韧性,即模具的工作表面具有高的强度和耐磨性,由此引入的技术思路是,用较低级的材料,即通过渗碳淬火来代替较高级别的材料,从而降低制造成本。硬化膜沉积技术目前较成熟的是CVD、PVD。为了增加膜层工件表面的结合强度,现在发展了多种增强型CVD、PVD技术。硬化膜沉积技术最早在工具(刀具、刃具、量具等)上应用,效果极佳,多种刀具已将涂覆硬化膜作为标准工艺。模具自上个世纪80年代开始采用涂覆硬化膜技术。目前的技术条件下,硬化膜沉积技术(主要是设备)的成本较高,仍然只在一些精密、长寿命模具上应用,如果采用建立热处理中心的方式,则涂覆硬化膜的成本会大大降低,更多的模具如果采用这一技术,可以整体提高我国的模具制造水平。
模具材料的预硬化技术
模具在制造过程中进行热处理是绝大多数模具长时间沿用的一种工艺,自上个世纪70年代开始,国际上就提出预硬化的想法,但由于加工机床刚度和切削刀具的制约,预硬化的硬度无法达到模具的使用硬度,所以预硬化技术的研发投入不大。随着加工机床和切削刀具性能的提高,模具材料的预硬化技术开发速度加快,到上个世纪80年代,国际上工业发达国家在在塑料模用材上使用预硬化模块的比例已达到3O%(目前在60%以上)。我国在上世纪90年代中后期开始采用预硬化模块(主要用国外进口产品)。
模具材料的预硬化技术主要在模具材料生产厂家开发和实施。通过调整钢的化学成分和配备相应的热处理设备,可以大批量生产质量稳定的预硬化模块。我国在模具材料的预硬化技术方面,起步晚,规模小,目前还不能满足国内模具制造的要求。
采用预硬化模具材料,可以简化模具制造工艺,缩短模具的制造周期,提高。