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熱處理工藝對(duì)模具變形的影響

1.加熱速度的影響
一般來說,淬火加熱時(shí),加熱速度越快,則模具中產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大,易于造成模具的變形開裂,尤其對(duì)于合金鋼及高合金鋼,因其導(dǎo)熱性差,尤需注意進(jìn)行預(yù)熱,對(duì)于一些形狀復(fù)雜的高合金模具,還需采取多次分級(jí)預(yù)熱。但在個(gè)別情況下,采用快速加熱有時(shí)反而可以減少變形,這時(shí)僅加熱模具的表面,而中心還保持“冷態(tài)”,所以相應(yīng)地減少了組織應(yīng)力和熱應(yīng)力,且心部變形抗力較大,從而減少了淬火變形,根據(jù)一些工廠經(jīng)驗(yàn),用于解決孔距變形方面有一定效果。

2.加熱溫度的影響
淬火加熱溫度的高低影響材料的淬透性,同時(shí)對(duì)奧氏體的成分與晶粒大小起作用。

(1)從淬透性方面看,加熱溫度高,將使熱應(yīng)力增大,但同時(shí)使淬透性增高,因此組織應(yīng)力也增大,并逐漸占主導(dǎo)地位。例如:碳素工具鋼T8、T10、T12等,在一般淬火溫度淬火時(shí),內(nèi)徑表現(xiàn)為縮的傾向,但若提高淬火溫度到≥850℃時(shí),則由于淬透性增大,組織應(yīng)力逐漸占主導(dǎo)地位,因而內(nèi)徑可能表現(xiàn)為脹的傾向。

(2)從奧氏體成分看,淬火溫度提高使奧氏體含碳量增加,淬火后馬氏體的正方度增大(比容增大),從而使淬火后體積增大。

(3)從對(duì)Ms點(diǎn)影響細(xì)看,淬火溫度高,則奧氏體晶粒粗大,將使零件的變形開裂傾向增大。

綜合上述,對(duì)所有的鋼種,尤其是某些高碳的中、高合金鋼,淬火溫度的高低會(huì)明顯影響模具的淬火變形,因此,正確選擇淬火加熱溫度是很重要的。

一般來說,選擇過高的淬火加熱溫度對(duì)變形是沒有好處的。在不影響使用性能的前提下,總是采用較低的加熱溫度。但對(duì)一些淬火后有較多殘余奧氏體的鋼號(hào)(如Cr12MoV等),也可通過調(diào)整加熱溫度,改變殘余奧氏體量,以調(diào)節(jié)模具的變形。

3.淬火冷卻速度的影響
總的來說,在Ms點(diǎn)以上增大冷速,會(huì)使熱應(yīng)力顯著增加,結(jié)果使熱應(yīng)力引起的變形趨向增大;在Ms點(diǎn)以下增大冷速,則主要使組織應(yīng)力引起的變形趨向增大。

對(duì)于不同的鋼種,由于Ms點(diǎn)的高低不同,因而在采用同一淬火介質(zhì)時(shí),有不同的變形趨向。同一鋼種如采用不同的淬火介質(zhì),由于它們的冷卻能力不同,因而也有不同的變形趨向。例如,碳素工具鋼的在Ms點(diǎn)比較低,因而采用水冷時(shí),熱應(yīng)力的影響往往占上風(fēng);而采用由冷時(shí),則可能是組織應(yīng)力占上風(fēng)。

在實(shí)際生產(chǎn)中,模具常采用分級(jí)或分級(jí)-等溫淬火時(shí),通常均未完全淬透,故往往以熱應(yīng)力的作用為主,使型腔趨于收縮,不過由于這時(shí)熱應(yīng)力不是很大,因此,總的變形量是比較小的。若采用水-油雙液淬火或油淬時(shí),引起的熱應(yīng)力較大,型腔收縮量將增大。

4.回火溫度的影響
回火溫度對(duì)變形的影響,主要是由于回火過程中的組織轉(zhuǎn)變所引起的。若在回火過程中產(chǎn)生“二次淬火”現(xiàn)象,殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,由于生成的馬氏體的比容比殘余奧氏體的大,將引起模具型腔的脹大;對(duì)一些高合金工具鋼如Cr12MoV等,當(dāng)以要求紅硬性為主而采用高溫淬火,多次回火時(shí),每回一次火,體積就脹大一次。若在其他溫度區(qū)域回火,由于淬火馬氏體向回火馬氏體(或回火索氏體、回火屈氏體等)轉(zhuǎn)變,比容減小,因而,型腔趨向于收縮。

另外,回火時(shí),模具中的殘余應(yīng)力的松弛,對(duì)變形也有影響。模具淬火后,若表面處于拉應(yīng)力狀態(tài),回火后尺寸將增大;反之,若表面處于壓應(yīng)力狀態(tài),則產(chǎn)生收縮。但組織轉(zhuǎn)變及應(yīng)力松弛兩項(xiàng)影響中,前者是主要的原因。

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