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概述模具鋼淬火的概念及淬火方式

概述模具鋼淬火的概念及淬火方式

⒈淬火加熱溫度:
模具鋼主要是過共析鋼或共析鋼,加熱溫度Acl~Acm之間,取Acl+(30~50)℃,大件取上限,細晶粒鋼有時可取更高溫度。亞共析鋼去Ac3+(30~50)℃。
⒉加熱介質:
通常有氣體(空氣或控制氣體、真空等,宜采用對模具鋼有保護作用的控制氣體中加熱)和液體(主要是鹽浴,鹽浴的種類很多,應根據加熱溫度高低及其他條件的不同而選取)。
⒊加熱時間的確定:
加熱階段包括升溫、均溫和保溫。由于具體加熱條件不同,確定加熱時間比較復雜,差別也較大。在不同加熱條件下,可參考加熱時間的經驗計算公式。
確定加熱時間時,主要考慮如下因素。
①模具鋼的特性
②加熱爐及加熱介質的特性。
③奧氏體化溫度的高低。
④升溫特點,預熱與否及預熱溫度及次數。
⑤裝爐方式及裝爐量。
⒋冷卻:
常用的冷卻介質有水及各種水溶液、油(各種冷卻能力及特性的油)、熔鹽或空氣等。
對冷卻介質的基本要求如下:
①在模具鋼的過冷奧氏體的不穩定溫度范圍內具有足夠的冷卻能力。
②模具鋼在低溫相變溫度區域具有較低的冷卻速度,避免變形、開裂的發生。
③成分穩定,在使用過程中不易變質或降低冷卻性能。
④介質在使用條件下有合適的黏度。
⑤不易燃、易爆,無毒。
⑥經濟、易得。
影響冷卻介質冷卻能力的外界因素有介質溫度、濃度、壓力、污染和攪拌條件等。
⒌淬火方式:
常用的淬火方式如下。
①單液淬火法:
將模具鋼或零件加熱到奧氏體化后淬入水、油或其他冷卻介質中,經過一定時間冷卻(冷卻到低于珠光體型轉變溫度區域或馬氏體轉變溫度區域)取出空冷。由于冷卻過程在單一的冷卻介質中完成的,稱單液淬火法。
②雙液淬火法:
淬火冷卻過程是在兩種冷卻介質(最常用的是水、油)中配合完成的,在珠光體轉變區域快速冷卻,在馬氏體轉變區域緩慢冷卻,使冷卻過程較為理想。具體做法是,將加熱到奧氏體化溫度的模具鋼或零件先淬入高溫區快冷的第一種介質中(通常是水或鹽水溶液),以抑制過冷奧氏體的珠光體變化,當冷卻到400℃左右時,迅速取出裝入低溫區緩冷的第二種介質中(通常為油)。由于馬氏體轉變在較緩和的冷卻條件下進行,可有效地緩解或防止變形和開裂,俗稱水淬油冷。
雙液淬火法需要較高的操作技巧,有時可理解為三種介質,即先水、后油、最終是空氣。
③噴射淬火法:
大型復雜特別是厚薄差大的工件,為使冷卻均勻避免過大的淬火應力,控制好冷卻過程不同部位的冷速的方法。
噴射淬火有噴液(水或水溶液)、噴霧(壓縮空氣和水經霧化噴射到零件不同部位)、氣淬等多種方式,其優點是可控制不同介質或不同流量、壓力來控制和調節各溫度區域的冷速,或改變不同噴嘴數量和位置可使冷卻均勻。目前,在模具熱處理中最流行真空高壓氣淬火。
④分級淬火法:
將加熱到奧氏體化溫度的模具鋼或工件淬火溫度在馬氏體轉變溫度附近的冷卻介質(常用的為鹽浴)中,停留一段時間,使工件表面和中心溫度逐漸趨于一致后取出空冷,以較低的冷卻速度完成馬氏體轉變。分級淬火法能顯著減少變形并且提高鋼的韌度,是模具鋼件常用的淬火方法之一。
分級淬火的溫度選擇有兩種:一種是取被處理工件鋼種的馬氏體轉變開始溫度(Ms點)以上10~30℃;另一種是選取Ms點以下80~100℃。分級的停留時間也要掌握好,過短則溫度不夠均勻,未能達到分級淬火的目的;過長則可能發生非馬氏體相變而降低硬度。
⑤等溫淬火法:
將加熱到奧氏體化溫度的模具鋼工件淬入溫度稍高于被淬火鋼鋼種Ms點的熱浴中等溫停留,完成相變以獲得下貝氏體組織或下貝氏體和馬氏體混合組織。等溫淬火法有緩解變形和開裂、淬火應力小的優點,具有與回火馬氏體相近的強度和韌度。
一般情況下,等溫淬火后可以免去回火。

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