哈工大热处理原理与工艺大作业热作模具热处理.ppt

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1、热作模具的零件热处理组员：司光宇景琳刘浩何斯超刘宇泽王佳铭1.零件用途与服役条件1.1零件用途热作模具主要用于制造高温状态下进行压力加工的成型模具，更确切的说是指制造把金属材料加热到再结晶温度以上进行压力加工的模具。1.零件用途与服役条件1.2服役条件(1)型腔表层金属受热。尽管热锻模具不同，型腔表层金属受热温度也不相同，但是最低也有几百摄氏度;热挤压模具与压铸模具型腔表层温度更高。1.零件用途与服役条件1.2服役条件(2)型腔表层金属产生热疲劳。热作模具的工作特点是具有间歇性。每次使热态金属成型后都要用冷却介质冷却型腔的表面。因此，热作模具的工作状态是反复受热和冷却，从而使型腔表层金属产

2、生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用。其结果是引起型腔表面出现裂纹，称为热疲劳现象。1.零件用途与服役条件1.2服役条件(3)载荷作用。锤锻模受强烈的冲击载荷和工作应力;热挤压模具和压铸模具是在高压下服役的。2.失效方式-性能要求2.1失效方式(1)变形失效变形失效是指热作模具频繁与高温毛坯工件接触使用后出现软化，因发生塑性变形超差而引起的失效。对于黑色金属成形，当模具表面软化后硬度低于30HRC时容易发生变形而堆塌。工作载荷大、工作温度高的热挤压模具和锻压模具的凸起部位易产生这类失效。2.失效方式-性能要求2.1失效方式(2)热疲劳失效热疲劳失效是指热作模具在工作过程中因周而复始地反

3、复被加热和冷却，使模具表面产生网状裂纹而引起的失效。在工作过程中工作温差大，反复被快速加热又被快速冷却的压铸模具、锻压模具等易产生热疲劳裂纹。热疲劳裂纹属于表面裂纹，一般较浅，在应力作用下向内部扩展，最终导致模具产生断裂失效。2.失效方式-性能要求2.1失效方式(3)断裂失效断裂失效是指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷而出现失稳态下的材料开裂，包括脆性断裂、韧性断裂，疲劳断裂和腐蚀断裂。热作模具断裂(特别是早期断裂)，与工作载荷过大、选材和材料处理不当及应力集中等有关。挤压冲头及模具凸起部位根部易出现断裂失效。2.失效方式-性能要求2.1失效方式(4)热磨损失效热磨损失效是指模具工作部位

4、与被加工材料之间相对运动产生摩擦损耗，而引起的模具尺寸超差和表面损伤失效。模具工作温度、材料的硬度、合金元素及润滑条件等都影响模具磨损。相对运动剧烈和凸起部位的模具，如热挤压冲头等易产生磨损失效。2.2性能要求2.2.1力学性能1)硬度和强度要求材料在模具的服役温度下，仍保持一定的硬度和强度，并且具有良好的热稳定性，以防止模具发生变形。2)韧性很多热作模具，特别是锻锤用模具，在工作过程中经常要承受较大的冲击载荷，为了防止模具开裂，要求模具材料必须有较高的冲击韧度和断裂韧度。2.2性能要求2.2.1力学性能3)热疲劳抗力大部分热作模具都是在周期性的温度急剧变化下服役的，在模具表面产生应力。为

5、防止模具表面产生热疲劳裂纹，要求模具材料具有良好的热疲劳抗力。2.2性能要求2.2.1力学性能4)化学稳定性热作模具往往在较高的温度下工作，模具工作面与空气、液态金属或其他介质接触，要求模具材料具有在工作温度下的抗氧化性能或抗液态金属冲蚀的性能。热作模具工作时除了承受周期性载荷作用之外，还要承受高温及周期性的急冷急热变化。热交变应力易使热作模具材料发生疲劳破坏，导致模具热裂。2.2性能要求2.2.2工艺性能（1）加工性热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中的锻压加工性能两种。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。2.2性能要求2.2.2工艺性能（2）淬透性和淬硬性热

6、作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。2.2性能要求2.2.2工艺性能（3）热处理变形性热作模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积、形状变化，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，各方向变化相近似，且组织稳定。它主要取决于热处理工艺和钢的冶金质量等。2.2性能要求2.2.2工艺性能（4）脱碳敏感性热作模具如果在无保护气氛下加热，其表面会发生氧化、脱碳现象，就会使其硬度、耐磨性、使

7、用性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于某些氧化、脱碳敏感性强的热作模具钢，可采用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理等。2.2.2工艺性能(5)较高的回火稳定性抗氧化性能：防止模具在高温服役中被继续回火，导致硬度下降而影响耐磨性。3.基本分类热作模具钢的种类以及其分法的不同而有差异。常用的分类方法有三种：是以其所制造的模具用途，性能，成分来分类。3.基本分类3.1按用途热作模具钢可分为锤锻模