金属热处理工艺基本知识部分.ppt

思考题与习题 ● 电接触加热的原理如图。 ● 电接触加热表面淬火 ● 特点及应用： 工件变形小，工艺简单，不需回火，但硬化层薄。形状复杂的工件不宜采用。 图21 8) 模具钢 用作冷冲压模、热锻压模、挤压模、压铸模等模具的钢称为模具钢。根据性质和使用条件的不同， 可分为 冷作模具钢和热作模具钢 两大类。 (1)冷作模具钢 冷作模具钢是用于在室温下对金属进行变形加工的模具，包括冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉丝模、落料模等。 ● 工作条件和性能要求 处于工作状态的冷作模具承受着强烈的冲击载荷和摩擦、很大的压力和弯曲力的作用，主要的失效破坏形式包括磨损、变形和开裂等，因此冷作模具钢要求具有较高的硬度和耐磨性，良好的韧性和疲劳强度。 (1)冷作模具钢 ● 工作条件和性能要求 (续) 截面尺寸较大的模具还要求具有较高的淬透性，高精度模具则要求热处理变形小。 ● 化学成分 为保证获得高硬度和高耐磨性，冷作模具钢碳的质量分数较高，大多超过1．o％C，有的甚至高达2．0％C。 铬是冷作模具钢中的主要合金元素，能提高淬透性，形成Cr7C3。或(Cr，Fe)7C3。等碳化物，能明显提高钢的耐磨性。锰可以提高淬透性和强度，钨、钼、钒等与碳形成细小弥散的碳化物，除了进一步提高淬透性、耐磨性、细化晶粒外，还能提高回火稳定性、强度和韧性。 (1)冷作模具钢 ● 热处理特点 冷作模具钢热处理的目的是最大限度地满足其性能要求，以便能正常工作，现以Crl2MoV 冷作模具专用钢制造冲孔落料模为例来分析热处理工艺方法及制定生产工艺路线。冲孔落料模的凸、凹模均要求硬度在58—60HRC之内，要求具有较高的耐磨性、强度和韧性，较小的淬火变形。为此，设计其生产工艺路线如下： 锻造一退火一机加工+淬火+回火+精磨或电火花加工一成品 ● Crl2MoV钢的组织与性能与高速钢相类似，合金元素含量较高，锻后空冷易出现马氏体组织，一般锻后都采用缓冷。钢中有莱氏体组织，可以通过锻造使其 破碎，并均匀分布。锻后退火工艺与高速钢的等温退火工艺相似，退火后硬度小于255HBS，可进行机械加工。 ● Crl2MoV钢用淬火十回火工艺，淬火温度较低，低温回火后钢的耐磨性和韧性较高，组织为回火马氏体+残余奥氏体+合金碳化物，硬度为58～60HRC。如果要求模具具有较高的红硬性，能够在400—450℃条件下工作，则要进行“二次硬化法”处理，将淬火加热温度提高到1100—1150℃，此时由于钢中出现了大量的残余奥氏体，硬度仅为42～50HRC，但是随后在510～520'C高温下三次回火，析出了细小弥散的合金碳化物及残余奥氏体转变为马氏体，产生“二次硬化”现象，硬度回升到60～62HRC，红硬性也较好，但是淬火加热温度较高，组织粗化会导致强度和韧性下降。 ● 常用冷作模具钢 对于几何形状比较简单、截面尺寸和工作负荷不太大的模具可用高级优质碳素工具钢T8A、T10A、T12A和低合金刃具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn等，它们耐磨性较好，淬火变形不太大。对于形状复杂、尺寸和负荷较大的模具多用Crl2型钢如Crl2、Crl2MoV钢或W18Cr4V等，它们淬透性、耐磨性和强度较高，淬火变形较小。 （2） 热作模具钢 热作模具钢是用于制造在受热状态下对金属进行变形加工的模具，包括热锻模、热挤压模、热镦模、压铸模、高速锻模等。 （2） 热作模具钢 ● 工作条件和性能要求 热作模具钢在工作时经常接触炽热的金属，型腔表面温度高达400～600℃。金属在巨大的压应力、张应力、弯曲应力和冲击载荷作用下，与型腔作相对运动时，会产生强烈的磨损。工作过程中还要反复受到冷却介质冷却和热态金属加热的交替作用，模具工作面出现热疲劳“龟裂纹”。因此，为使热作模具正常工作，要求模具用钢在较高的工作温度下具有良好的强韧性，较高的硬度、耐磨性、导热性、抗热疲劳能力，较高的淬透性和尺寸稳定性。 ● 化学成分 热作模具钢碳的质量分数一般保持在(0.3％一0.6％)C之间，以获得所需的强度、硬度、耐磨性和韧 性，碳含量过高，会导致韧性和导热性下降；碳含量过低，强度、硬度、耐磨性难以保证。铬能提高淬透性和回火稳定性；镍除与铬共存时可提高淬透性外，还能提高综合力学性能；锰能提高淬透性和强度，但是有使韧性下降的趋势；钼、钨、钒等能产生二次硬化，提高红硬性、回火稳定性、抗热疲劳性、细化晶粒，钼和钨还能防止第二类回火脆性。 ●热处理特点 热作模具钢热处理的目的主要是提高红硬性、抗热疲劳性和综合力学性能，最终热处理一般为淬火斗高温(或中温)回火，以获得均匀的回火索氏体(或回火托氏体)。现以5Cr