模具硬度系列问题原因及对策分析

发布者: 发布时间:2017/9/8 10:13:19 阅读:次 【字体:

   模具硬度系列问题原因及对策分析

  模具热处理硬度是非常重要的力学性能指标,硬度不合格是十分严重的缺陷。模具热处理后,硬度不足或硬度不均,将使模具耐磨性及疲劳强度等性能降低,导致模具早起失效,严重降低模具的使用寿命。

  1.产生原因

  (1)模具截面大,钢材淬透性差,如大型模具选用了淬透性低的钢种。

  (2)模具钢原始组织中碳化物偏析严重或组织粗大,钢中存在石墨碳和碳化物偏析、聚集。

  (3)模具锻造工艺不正确,锻造后未进行很好的球化退火,使模具钢球化组织不良。

  (4)模具表面未除净退火或淬火加热时产生的脱碳层。

  (5)模具淬火温度过高,淬火后残留奥氏体量过多;或淬火温度过低,加热保温时间不足,使模具钢的相变不完全。

  (6)模具淬火加热后冷却速度过慢,分级与等温温度过高或时间过长,淬火冷却介质选择不当。

  (7)碱浴水分过少,或淬火冷却介质中含杂质过多,或淬火冷却介质老化。

  (8)模具淬火冷却后出淬火冷却介质时温度过高,冷却不足。

  (9)回火不充分及回火温度过高等。

  2.对策

  (1)正确选用模具钢种,大型模具应选用淬透性高的高合金模具钢。

  (2)加强原材料检查,确保原材料符合标准。对不良原材料钢材进行合理的锻造,并进行球化退火处理,确保获得良好的组织。碳素工具钢不易多次退火,以防石墨化。

  (3)严格执行锻造工艺和球化退火工艺,保证有良好的预备热处理组织。

  (4)热处理前,应彻底清除模具表面的锈斑和氧化皮,并注意加热时的保护,尽量采用真空加热淬火或保护气氛加热淬火,盐浴加热时应进行良好的脱氧处理。

  (5)正确制订模具淬火加热工艺参数,确保相变充分,以大于临界冷却速度的冷却速度进行快速冷却,以获得合格的金相组织。

  (6)正确选用淬火冷却介质和冷却方式,严格控制分级与等温温度和时间。

  (7)要严格控制碱浴水分含量,对长期使用的淬火冷却介质,要经常进行过滤及定期更换,并保持清洁,定期检测其淬火冷却特性曲线。

  (8)对尺寸大的模具,适当延长浸入淬火冷却介质的时间,防止模具出淬火冷却介质的温度过高。

  (9)模具淬火后应及时、充分回火,并防止回火温度过高。

  (10)对硬度要求高的模具,可采用深冷处理(如-110至-196℃)。

  (11)进行表面强化处理。

  A公司座落在日本宫城县仙台市内,离东京约300 km。该公司主要生产各种各样的机械刀片,最长的有5m多。刀刃用材主要有高速钢、硬质合金、合金工具钢。热处理加热炉有盐浴炉、真空炉、箱式多用炉、大型保护气氛炉、大型气体渗碳炉等。

  在现场正在生产的有两套盐浴炉:一套为Cr12MoV钢刀具淬火线,另一套为高速钢或基体钢淬火线。

  1) Cr12MoV钢刀具(大而薄的圆锯片等)生产线上有3台设备:①预热炉盐浴成分为BaC12+NaC1,指示温度为810 ℃。②加热炉为100% BaC12,加热温度为1 020~1 030 ℃。③冷却炉为KNO3+NaNO2,指示温度为220 ℃。

  盐浴炉为半埋半插式,均为三相;热电偶直接插在炉子内测温,控温为数显记录仪。

  Cr12MoV钢圆锯片经220 ℃等温淬火后立即压平,装夹具进筐回火,回火在硝盐中进行,回火温度180~200 ℃。

  2) 高速钢及基体钢刀具盐浴生产线有6台设备:①烘干电阻炉,其烘干温度500~600 ℃,烘时为加热时两倍。②预热炉,盐浴成分为BaC12+NaC1,指示温度850 ℃;单炉双板预热,有吊机,但现场操作为手工。③加热炉,盐浴成分为100% BaC12,M2钢淬火加热温度为1 215~1 220 ℃,不看金相,车间内没有金相室,只有洛氏硬度计。④冷却炉,盐浴成分为BaC12、CaC12、SrC12,据说熔点为430 ℃,使用温度为480~550 ℃。分级时间同高温加热时间。⑤等温炉,为KNO3、NaNO2混合盐,等温温度240~280 ℃,等温时间0.5~2 h。等温后立即去渣,洗净室温下校直。校直好的产品立即上夹具夹持回火。⑥回火炉为100%硝盐浴,回火温度550~580 ℃。因为机械刀片不要求太高的硬度,所以回火温度相对偏高。

  盐浴电极亦为半埋半插式,电极只有-个面在盐浴中。变压器为干式盐炉变压器,风冷。盐浴温度测定不用辐射高温计,也不用辐射感温器,而是用热电偶直接测量,数显自动记录,到时报警。热电偶插在炉浴内直接测温准确度较高,产品热处理质量稳定性高。

  据说,日本有些高速钢刀具回火配方有SrC12+K2CO3,另加KOH脱氧剂。

  日本热处理炉前锉刀检查淬火硬度及脱碳方法借得借鉴。淬火首件用锉刀锉硬度可以判断淬火质量,若硬度太高,说明淬火温度低,反之温度高。锉得硬度适合(比如62~63 HRC),则说明淬火正确。用三角锉刀锉淬火件表面,视锉的深浅,估算盐浴是否脱碳。上述必须有丰富临场经验的操作者完成,一般人难以实施。

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