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          慈溪精密汽车塑料模具零件的热处理工艺

          发布日期:2017/3/24 14:21:13




          一、热处理名词解释


          1、退火

          (1)概念:将钢加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却(一般随炉冷却)的热处理工艺。


          (2)目的:

          a、将低钢的硬度,提高塑性(以利于切削加工);

          b、细化晶粒,均匀钢的组织及成分;

          c、消除钢中的残余内应力,防止变形开裂


          (3)分类:完全退火;球化退火;去应力退火


          2、正火

          (1)概念:将钢加热到Ac3或ACcm以上30~500C,保温适当的时间,在空气中冷却的工艺方法。


          (2)目的:与退火的目的基本相同,但正火冷却速度比退火稍快,故正火后得到的珠光体组织比较细,强度、硬度比退火钢高。


          正火比退火生产周期短,成本低操作方便,故在可能条件下优先采用正火,但复杂零件宜采用退火。


          3、淬火

          (1)概念:将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度,保温一定时间,然后以适当速度冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。


          (2)目的:为了获得马氏体,提高钢的强度和硬度。


          4、回火

          (1)概念:将淬火后的钢,再加热到Ac1点以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。


          (2)目的:

          a、消除内应力;

          b、获得所需的力学性能(提高钢的韧性,适当调整钢的强度和硬度);

          c、稳定组织和尺寸


          二、塑料模具的制造工艺路线


          1.低碳钢及低碳合金钢制模具

          例如,20,20Cr,20CrMnTi等钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。


          2.高合金渗碳钢制模具

          例如12CrNi3A,12CrNi4A钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。


          3.调质钢制模具

          例如,45,40Cr等钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。


          4.碳素工具钢及合金工具钢制模具

          例如T7A~T10A,CrWMn,9SiCr等钢的工艺路线为:下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。


          5.预硬钢制模具

          例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等钢。对于直接使用棒料加工的,因供货状态已进行了预硬化处理,可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的,其工艺路线为:下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理(34~42HRC)→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。


          三、塑料模具的热处理特点


          (一)渗碳钢塑料模的热处理特点


          1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。


          2.对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为0.8~1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3~1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%~1.0%为佳。若采用碳、氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。       


          3.渗碳温度一般在900~920℃,复杂型腔的小型模具可取840~860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5~10h,具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜,即高温阶段(900~920℃)以快速将碳渗入零件表层为主;中温阶段(820~840℃)以增加渗碳层厚度为主,这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火。


          4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火;分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具)。


          (二)淬硬钢塑料模的热处理

          1.形状比较复杂的模具,在粗加工以后即进行热处理,然后进行精加工,才能保证热处理时变形最小,对于精密模具,变形应小于0.05%。


          2.塑料模型腔表面要求十分严格,因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在?;て章谢蛟谘细裢蜒鹾蟮难卧÷屑尤?,若采用普通箱式电阻炉加热,应在模腔面上涂?;ぜ?,同时要控制加热速度,冷却时应选择比较缓和的冷却介质,控制冷却速度,以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳,也可采用预冷淬火的方式。


          3.淬火后应及时回火,回火温度要高于模具的工作温度,回火时间应充分,长短视模具材料和断面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。


          (三)预硬钢塑料模的热处理

          1.预硬钢是以预硬态供货的,一般不需热处理,但有时需进行改锻,改锻后的模坯必须进行热处理。


          2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火,目的是消除锻造应力,获得均匀的球状珠光体组织,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。


          3.预硬钢的预硬处理工艺简单,多数采用调质处理,调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好,淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺,供参考。


          表1 部分预硬钢的预硬处理工艺

          钢    号
              

          加热温度/℃
              

          冷却方式
              

          回火温度/℃
              

          预硬硬度HRC

          3Cr2Mo
              

          830~840
              

          油冷或160~180℃硝盐分级
              

          580~650
              

          28~36

          5NiSCa
              

          880~930
              

          油冷
              

          550~680
              

          30~45

          8Cr2MnWMoVS
              

          860~900
              

          油或空冷
              

          550~620
              

          42~48

          P4410
              

          830~860
              

          油冷或硝盐分级
              

          550~650
              

          35~41

          SM1
              

          830~850
              

          油冷
              

          620~660
              

          36~42


          (四)时效硬化钢塑料模的热处理

          1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理,即把钢加热到高温,使各种合金元素溶入奥氏体中,完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理,利用时效强化达到最后要求的力学性能。


          2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行,加热时间分别可?。?min/mm、2~2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度,锻造后可直接进行固溶淬火。


          3.时效处理最好在真空炉中进行,若在箱式炉中进行,为防模腔表面氧化,炉内须通入?;て?,或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑,在装箱?;ぬ跫陆惺毙?。装箱?;ぜ尤纫实毖映けN率奔?,否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表2。


          表2 部分时效硬化钢的热处理规范

          钢     号
              

          固溶处理工艺
              

          时效处理工艺
              

          时效硬度HRC

          06Ni6CrMoVTiAl
              

          800~850℃油冷
              

          510~530℃×(6~8)h
              

          43~48

          PMS
              

          800~850℃空冷
              

          510~530℃×(3~5)h
              

          41~43

          25CrNi3MoAl
              

          880℃水淬或空冷
              

          520~540℃×(6~8)h
              

          39~42

          SM2
              

          900℃×2h油冷+700℃×2h
              

          510℃×10h
              

          39~40

          PCR
              

          1050℃固溶空冷
              

          460~480℃×4h
              

          42~44





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