模具加工9热处理及表面强化技术.ppt

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1、第9章模具的热处理及表面强化技术第9章模具的热处理及表面强化技术模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精度、力学性能、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。模具在实际生产使用中表明，在模具的全部失效中，由于热处理不当所引起的失效居于首位。在模具设计制造过程中，若能正确选用钢材，选择合理的热处理及表面强化技术工艺，对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命都将起到重大的作用。9.1模具的热处理9.1.l模具钢的热处理模具钢的热处理工艺

2、是指模具钢在加热、冷却过程中，根据组织转变规律制定的具体热处理加热、保温和冷却的工艺参数。根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，热处理工艺可分为常规热处理、表面热处理（表面淬火和化学热处理等）等。热处理可分为预备热处理和最终热处理。模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。1．退火工艺退火一般是指将模具钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后使其缓冷至室温，获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。其组织为铁素体基体上分布着碳化物。退火目的：消除钢中的应力，降低模具材料的硬度，使材料成分均匀，改善组织，

3、为后续工序(机加工、冷加工成形、最终热处理等)做准备。退火工艺根据加热温度不同可分为：1）完全退火2）不完全退火3）等温退火4)球化退火图9.1常用球化退火工艺图9.2正火工艺1-一次球化退火；2-等温球化退火；3-多次球化退火2．正火工艺正火工艺是将钢加热到Ac3(对于亚共析钢)或Accm(对于过共析钢)以上适当的温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，得到珠光体类型组织的热处理工艺。3．淬火与回火将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度进行冷却

4、，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火工艺的关键是要控制加热速度、淬火温度、保温时间以及冷却速度。回火是紧接淬火的一道热处理工艺，大多数淬火模具钢都要进行回火。目的是稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当匹配，以满足不同模具的性能要求。决定模具回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度。回火可分为低温、中温和高温回火。4．真空热处理在热处理时，被处理模具零件表面发生氧化、脱碳和增碳等效应，都会给模具使用寿命带来严重的影响。为了防止氧化、脱碳和

5、增碳。利用真空作为理想的加热介质，制成真空热处理炉。零件在真空炉中加热后，将中性气体通入炉内的冷却室，在炉内利用气体进行淬火的为气冷真空处理炉，利用油进行淬火的为油冷真空处理炉。模具钢经过真空热处理后具有良好的表面状态，其表面不氧化、不脱碳，淬火变形小。而与大气下的淬火工艺相比，真空淬火后，模具表面硬度比较均匀，而且还略高一点。（1）真空热处理的特点（2）真空热处理设备1）真空退火炉；2）真空淬火炉；3）真空回火炉（3）真空热处理工艺9.1.2常用冷作模具钢热处理1．冷作模具的工作条件和对模具材料的性能要求冷

6、作加工是金属在室温下进行冲压、剪断或形变加工的制造工艺，如冷冲压、冷镦锻、冷挤压和冷轧加工等。由于各种冷作加工的工作条件不完全相同，因此对冷作模具材料的要求也不完全一致。2．碳素工具钢的热处理要求不太高的小型简单冷作模具可以采用碳素工具钢。应用较多的为T8A和Tl0A。Tl0A钢热处理后硬而耐磨，但淬火变形收缩明显；T8A钢韧性较好，但耐磨性稍差。除了碳元素以外，碳素工具钢不含有其他合金元素，因此其淬透性较差，常规淬火后硬化层仅有1.5~3mm。碳素工具钢淬火后得到马氏体组织，使模具具有高硬度和耐磨性。3．低

7、合金模具钢的热处理冷作模具常用的低合金工具钢有：CrWMn、9Mn2V、9SiCr、GCrl5等。此类钢是在碳素工具钢的基础上，加入了适量的Cr、W、Mo、V、Mn等合金元素。合金元素总含量低于5%为低合金工具钢。合金元素的加入提高了钢的淬透性以及过冷奥氏体的稳定性。图9.3CrWMn钢球化退火工艺规范图9.49SiCr钢球化退火工艺规范4．高合金模具钢的热处理高合金模具钢有含高铬和中铬工具钢、高速钢、基体钢等。此类钢含有较多的合金元素，具有淬透性好、耐磨性高及淬火变形小等特点，广泛用作承受负荷大、生产批量大

8、、耐磨性要求高及形状复杂的模具。（1）高碳高铬钢成分特点是高铬、高碳量，是冷作模具钢中应用范围最广、数量最大的。代表性钢有Crl2、Crl2MoV、Crl2WCrl2MolVl(D2)等。该类钢锻后通常采用球化退火处理，退火后硬度为207~255HB。(2)高速钢铜或铝零件冷挤压时，模具受力不太剧烈，一般可以采用Crl2型模具钢。但黑色金属冷挤压时，受力剧烈，工作条件十分恶劣，对模具提出了更高的要求