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模具鋼材淬火的概念、工藝特點及應用

模具鋼材淬火的概念、工藝特點及應用

        淬火則是將模具鋼材加熱到一定溫度,保溫一定時間后,根據模具鋼鋼種和工件的熱處理技術要求進行冷卻,以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。從淬火的定義可知淬火的目的有:獲得高的硬度的耐磨性;為了獲得一定的力學性能;為了改變模具鋼的某些物理和化學性能等。因此鋼鐵零件的淬火的三要素為加熱溫度、保溫時間和冷卻介質,決定這些要素的關鍵是加熱設備、模具鋼鋼種成分、淬透性和熱處理要求等,選擇正確的冷卻方法既可確保獲得要求的硬度和金相組織,同時也減少零件的變形、扭曲、開裂等缺陷的產生。在生產實際中應根據各種鋼的奧氏體C曲線分解特點以及理想的淬火方法是至關重要的,為了便于系統了解淬火的種類和特點,下面將其淬火方法、特點以及應用列于表1中,供參考。
表1    常見模具鋼材淬火方法、特點和應用

序號 淬火名稱 定義或特征 目的和要求 特點 適用的鋼種
1 單介質淬火 將工件加熱后,并保溫一段時間后工件浸入冷卻介質中,直到室溫的淬火方法,介質通常為水(自來水、鹽水、堿水等)、油等 獲得單一的馬氏體組織,工件具有高硬度、強度和耐磨性 簡單易行,便于實現機械化作業,缺點為不能保證工件的淬硬,容易造成工件的變形或開裂。不足為碳鋼水淬容易變形,合金鋼水冷容易開裂 水冷多用于碳鋼或合金鋼制作的形狀簡單、變形要求不嚴格的工件,油冷適應于合金鋼
2 雙介質淬火 將加熱完畢的工件先在第一種介質中快速冷卻,使之急冷到馬氏體(或貝氏體)轉變區域,再在第二種介質中緩慢冷卻。常見的雙液有水-油、油-鹽浴、水-空氣、油-空氣等 為了獲得夠的淬硬層、防止工件的開裂,減少淬火變形 用于克服單介質淬火的不足,在第一種介質中時間太長,產生內應力過大,則喪失了雙液淬火的意義,而時間過短,有可能發生珠光體類型的轉變,則工件的硬度難于保證。要求操作者具有足夠的經驗和熟練的操作技巧 多用于淬透性不大的高碳鋼形狀復雜的工具的淬火,或低合金結構鋼制作的較為簡單、硬度要求較高零件的淬火。常見有碳素工具鋼、部分低合金結構鋼等選用該應付火方法
 
3 分級淬火(或分段淬火) 將奧氏體化后的零件在一個該鋼馬氏體點轉變溫度以上的某一溫度的淬火劑中冷卻,使零件的截面相同后,隨后在空氣中冷卻使奧氏體轉變為馬氏體,即組織轉變是在空氣中完成的 獲得高的硬度和耐磨性,防止零件的變形和開裂 通常采取鹽浴淬火(硝鹽浴、氯鹽浴)、堿浴等,其停留時間以零件內外溫度一致為準,為了確保介質溫度的一致,主要是確定在熔鹽中的停留時間,www.syfukang.com淬火槽內部要配備冷卻裝置。該淬火方法產生的組織應力和熱應力較小,可明顯減少淬火缺陷 適用于形狀復雜、變形要求嚴格、截面尺寸較小的合金鋼零件、碳鋼零件、導熱性比較差的鋼制作的零件等。例如合金工具鋼的淬火(絲錐、圓析牙、鉸刀等)
4 等溫淬火(含馬氏體等溫淬火、貝氏體等溫淬火和索氏體等溫淬火) 將加熱到奧氏體的工件,淬入到某一定溫度(Ms點以上)的鹽浴中保溫冷卻,直到組織轉變結束 可減少變形,防止開裂 主要受制因素為工件遙截面尺寸,由于組織的轉變是在一定的溫度范圍內進行的,故熱應力和組織應力小,產生的淬火缺陷少。冷卻介質為硝鹽浴、氯鹽浴、堿浴等 適用于合金鋼、高合金鋼、高碳工具鋼、模具鋼等要求具有良好的綜合力學性能的工件
5 固溶處理 將奧氏體類鋼加熱到一定溫度,保溫一定時間使合金中的其他相完全或部分溶解于奧氏體中,快速冷卻以形式過飽和固溶體合金 形成單相的固溶體合金,均勻組織,為隨后的時效處理作好組織上的準備 需要快速水冷(2min內),水溫低于80℃,隨后進行時效處理。多在鹽浴爐或高溫燃氣爐內進行。加熱溫度在1100~1220℃,一晶粒度多控制在3~9級之間 用于奧氏體類不銹鋼、耐熱鋼以及其他沉淀硬化型不銹鋼的熱處理。可以水固溶,是一類特殊的淬火方法

        表1介紹了淬火方法的特點、目的和適用的鋼種, 除此以外還有局部淬火法、預冷淬火法、空氣淬火法等,它們的應用范圍較小,多對為獲得某種特殊要求的硬度的熱處理工藝,限于篇幅這里不再介紹。

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