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[S136]熱處理不當(dāng)對(duì)模具的影響
模具的熱處理包括鍛后退火、粗加工后高溫回火或低溫回火、精加工后淬火回火、電火花和線切割后去應(yīng)力低溫回火。只有冷熱工藝配合好，才能保證良好的模具壽命。
當(dāng)型腔較大，壁較薄時(shí)，應(yīng)采用正常淬火溫度的上限，以增加殘余奧氏體量，防止模具膨脹。由于加熱時(shí)間短，氧化脫碳傾向降低，晶粒細(xì)小，碳素工具鋼大型模具淬火變形小。正確高速鋼更好采用低淬高回工藝，淬火溫度低，回火溫度高，可以大幅度提高韌性。雖然硬度降低，但對(duì)延長(zhǎng)斷裂或疲勞損壞的模具使用壽命極為有效。Cr12MoV鋼一般是1000℃淬火，油冷，然后220℃回火。如果能在此熱處理前進(jìn)行一次熱處理，即加熱至s136h℃保溫，油冷，700℃回火， 可以大大延長(zhǎng)模具的使用壽命。70年代初，我們對(duì)3Cr2W8V鋼進(jìn)行了高淬火高循環(huán)熱處理，鋼絲鉗熱鍛模也取得了良好的效果，使用壽命提高了兩倍以上。低溫氮碳共滲工藝可以達(dá)到1200HV的表面硬度，也可以大大延長(zhǎng)模具的使用壽命。
低溫電解滲硫可以減少金屬變形時(shí)的摩擦，提高防粘性能。6W6Mo5Cr4V鋼冷擠壓凸模經(jīng)低溫氮碳共滲后，壽命平均提高一倍以上，經(jīng)低溫電解滲硫處理后，壽命可進(jìn)一步提高50%。淬火后模具內(nèi)存在較大的殘余應(yīng)力，經(jīng)常導(dǎo)致模具變形甚至開(kāi)裂。為了降低殘余應(yīng)力，模具應(yīng)在淬火后趁熱回火?；鼗鹨浞?，回火不充分容易導(dǎo)致磨前裂紋。對(duì)于碳素工具鋼，在200℃回火1h后，殘余應(yīng)力可消除50%左右，回火2h后，殘余應(yīng)力可消除75% ~ 80%左右，如果在500 ~ 600℃回火1h， 殘余應(yīng)力可消除90%。
某廠一臺(tái)CrWMn鋼沖床，淬火后回火1h，使用不久即斷裂。然而，當(dāng)回火2.5h時(shí)，在使用中未發(fā)現(xiàn)斷裂。這說(shuō)明回火不均勻，雖然表面硬度符合要求，但工件內(nèi)部組織不均勻，殘余應(yīng)力消除不充分，模具容易早期開(kāi)裂失效。
回火后，通常是空冷。在回火和冷卻過(guò)程中，材料內(nèi)部可能出現(xiàn)新的拉應(yīng)力。出爐前應(yīng)緩慢冷卻至100 ~ 120℃，或高溫后低溫回火。PVD和化學(xué)氣相沉積這兩種表面強(qiáng)化技術(shù)近年來(lái)取得了很大進(jìn)展。PVD常用的有真空蒸發(fā)、真空濺射和離子鍍，其中離子鍍具有附著力強(qiáng)、可鑄性好、沉積速度快、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。離子鍍工藝可以在模具表面鍍上TiC和TiN，使用壽命可以延長(zhǎng)幾倍到幾十倍。離子鍍是一種真空蒸發(fā)和氣體放電相結(jié)合的沉積技術(shù)?？招年帢O放電法(HCD法)是用真空泵抽真空，然后向真空泵中通入反應(yīng)氣體， 真空度保持在10-5 ~ 10-2 Pa的范圍內(nèi)。蒸發(fā)的金屬或化合物被低壓大電流HCD電子槍電離，從而在工作表面沉積一層保護(hù)膜。為了提高電鍍效率，通常向工件施加負(fù)電壓。
鍛模表面處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用還不廣泛，有必要發(fā)展這一領(lǐng)域。整體型腔的滲碳、滲氮、滲硼、碳氮共滲，局部型腔的噴涂、電刷鍍、堆焊等表面硬化支撐，都是很有前途的。突破這一領(lǐng)域?qū)⒋蟠筇岣呶覈?guó)的成型技術(shù)。模具失效后的焊接修復(fù)技術(shù)在90年代初國(guó)內(nèi)工廠已有研究和應(yīng)用，如青海鍛造廠，焊接修復(fù)后的鍛模使用壽命可提高一倍。
當(dāng)型腔較大，壁較薄時(shí)，應(yīng)采用正常淬火溫度的上限s136，以增加殘余奧氏體量，防止模具膨脹。由于加熱時(shí)間短，氧化脫碳傾向降低，細(xì)晶s136h板小，碳素工具鋼大模具淬火變形小。正確高速鋼更好采用低淬高回工藝，淬火溫度低，回火溫度高，可以大幅度提高韌性。雖然硬度降低，但對(duì)延長(zhǎng)斷裂或疲勞損壞的模具使用壽命極為有效。Cr12MoV鋼一般是1000℃淬火，油冷，然后220℃回火。如果能在此熱處理前進(jìn)行一次熱處理，即加熱到1100℃保溫，油冷，700℃回火， 可以大大延長(zhǎng)模具的使用壽命。70年代初，我們對(duì)3Cr2W8V鋼進(jìn)行了高淬火高循環(huán)熱處理，鋼絲鉗熱鍛模也取得了良好的效果，使用壽命提高了兩倍以上。低溫氮碳共滲工藝可以達(dá)到1200HV的表面硬度，也可以大大延長(zhǎng)模具的使用壽命。
低溫電解滲硫可以減少金屬變形時(shí)的摩擦，提高防粘性能。6W6Mo5Cr4V鋼冷擠壓凸模經(jīng)低溫氮碳共滲后，壽命平均提高一倍以上，經(jīng)低溫電解滲硫處理后，壽命可進(jìn)一步提高50%。淬火后模具內(nèi)存在較大的殘余應(yīng)力，經(jīng)常導(dǎo)致模具變形甚至開(kāi)裂。為了降低殘余應(yīng)力，模具應(yīng)在淬火后趁熱回火?；鼗鹨浞郑鼗鸩怀浞秩菀讓?dǎo)致磨前裂紋。對(duì)于碳素工具鋼，在200℃回火1h后，殘余應(yīng)力可消除50%左右，回火2h后，殘余應(yīng)力可消除75% ~ 80%左右，如果在500 ~ 600℃回火1h， 殘余應(yīng)力可消除90%。
某廠一臺(tái)CrWMn鋼沖床，淬火后回火1h，使用不久即斷裂。然而，當(dāng)回火2.5h時(shí)，在使用中未發(fā)現(xiàn)斷裂。這說(shuō)明回火不均勻，雖然表面硬度符合要求，但工件內(nèi)部組織不均勻，殘余應(yīng)力消除不充分，模具容易早期開(kāi)裂失效。
回火后，通常是空冷。在回火和冷卻過(guò)程中，材料內(nèi)部可能出現(xiàn)新的拉應(yīng)力。出爐前應(yīng)緩慢冷卻至100 ~ 120℃，或高溫后低溫回火。PVD和化學(xué)氣相沉積這兩種表面強(qiáng)化技術(shù)近年來(lái)取得了很大進(jìn)展。PVD常用的有真空蒸發(fā)、真空濺射和離子鍍，其中離子鍍具有附著力強(qiáng)、可鑄性好、沉積速度快、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。離子鍍工藝可以在模具表面鍍上TiC和TiN，使用壽命可以延長(zhǎng)幾倍到幾十倍。離子鍍是s136h板的沉積技術(shù)，結(jié)合了真空蒸發(fā)和氣體放電?？招年帢O放電法(HCD法)是用真空泵抽真空，然后向真空泵中通入反應(yīng)氣體， 真空度保持在10-5 ~ 10-2 Pa的范圍內(nèi)。蒸發(fā)的金屬或化合物被低壓大電流HCD電子槍電離，從而在工作表面沉積一層保護(hù)膜。為了提高電鍍效率，通常向工件施加負(fù)電壓。
鍛模表面處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用還不廣泛，有必要發(fā)展這一領(lǐng)域。整體型腔的滲碳、滲氮、滲硼、碳氮共滲，局部型腔的噴涂、電刷鍍、堆焊等表面硬化支撐，都是很有前途的。突破這一領(lǐng)域?qū)⒋蟠筇岣呶覈?guó)的成型技術(shù)。模具失效后的焊接修復(fù)技術(shù)在90年代初國(guó)內(nèi)工廠已有研究和應(yīng)用，如青海鍛造廠，焊接修復(fù)后的鍛模使用壽命可提高一倍。
蘇州東锜精密模具材料有限公司是一家集模具鋼材料銷(xiāo)售、配套機(jī)加工、熱處理、PVD涂層處理和產(chǎn)品失效分析服務(wù)為一體的公司。以《中國(guó)制造2025》為綱領(lǐng)，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針。立足蘇州，走向全國(guó)。
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