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執(zhí)處理工藝熱作模具鋼的真空熱處理一勝百模具技術(shù)（上海）有限公司（上海201108）趙家聲編譯加工技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境、模具維護(hù)方案，尤其是熱處理工藝。熱處理過(guò)程中型腔的快速泮火有利于模具的抗熱龜裂和開(kāi)裂。然而，更快的淬火速度也將增加變形和泮火開(kāi)裂的傾向。
這篇文章將討論壓鑄模通過(guò)真空熱處理后的機(jī)械性能和變形程度。涉及到模具的大小、模具鋼的化學(xué)成分、泮火壓力（從3x 105~3x106Pa氮?dú)庹龎海┖头旨?jí)泮火工藝的作用。這種比較將為決定模具制作成本和模具壽命之間的有效平衡提供依據(jù)。
0前言熱龜裂是迄今為止壓鑄模主要的失效機(jī)制，并且終主宰著大部分模具的壽命。另一方面，嚴(yán)重開(kāi)裂雖有較大意義，但不是太普遍的失效類(lèi)型，因?yàn)樗鼰o(wú)法預(yù)測(cè)，并且通常是災(zāi)難性的。模具壽命的長(zhǎng)短取決于模具材料性能的選擇，這種性能既防止產(chǎn)生嚴(yán)重開(kāi)裂，同時(shí)又盡可能地推遲裂紋的萌生和擴(kuò)展。
增加模具材料抗熱龜裂潛力的關(guān)鍵在于：材料抗塑性變形的能力（高溫屈服強(qiáng)度和高回火抗力）；在壓鑄過(guò)程中減小膨脹和收縮的能力（高的熱傳導(dǎo)性和低的熱膨脹）；在沒(méi)有開(kāi)裂的條件下，吸收塑性應(yīng)變的能力（高延展性）。
模具材料的熱屈服強(qiáng)度、抗回火性、熱傳導(dǎo)性、熱膨脹性、延展性和性很大程度上取決于鋼的化學(xué)成分。煉鋼工藝也是獲得高延展性的一個(gè)非常關(guān)鍵因素。值得注意的是鋼廠要努力降低非金屬夾雜物、一次碳化物和網(wǎng)狀和帶狀的粗大二次碳化物。
嚴(yán)重開(kāi)裂是在模具使用過(guò)程中突然發(fā)生的，幾乎是一種完全斷裂。常常是模具表面應(yīng)力集中部位，在張應(yīng)力條件下，脆性裂紋的不穩(wěn)定擴(kuò)展。模具嚴(yán)重開(kāi)裂的根本原因是模具使用過(guò)程中過(guò)大的熱負(fù)荷或機(jī)械負(fù)荷。要使模具材料能很好阻止嚴(yán)重開(kāi)裂，就應(yīng)該有高的韌性。使用較低的硬度是提篼模具抗嚴(yán)重開(kāi)裂的一種選擇?？墒牵热惠^高的屈服強(qiáng)度（硬度）有利于抗熱龜裂，就應(yīng)該把注意力集中放在改善材料的顯微結(jié)構(gòu)韌性上。取得高顯微結(jié)構(gòu)性的一個(gè)關(guān)鍵工序是熱處理。熱處理過(guò)程中，粗大的晶粒、碳化物的晶界析出、珠光體和貝氏體的形成對(duì)韌性是有害的。
后，熱處理工序是模具抗熱龜裂和嚴(yán)重開(kāi)裂的關(guān)鍵。淬火溫度、保溫時(shí)間，重要的是淬火速率必須慎重選擇以使模具性能達(dá)到佳。
1試驗(yàn)方法背景大模具的熱處理是對(duì)熱處理生產(chǎn)者大的挑戰(zhàn)。這樣的模具在熱處理過(guò)程中很難得到高的韌性，因?yàn)橐欢ù慊饓毫ο碌睦渌偈艿较拗啤Ｍ瑫r(shí)韌性對(duì)于大的或復(fù)雜的型腔防止嚴(yán)重開(kāi)裂是關(guān)鍵的。韌性并不是熱處理生產(chǎn)者必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。在升溫、更重要的是在冷卻過(guò)程中大模具表面和心部之間會(huì)產(chǎn)生明顯的溫差。這種大的溫差增加了淬火變形和開(kāi)裂的傾向。這個(gè)項(xiàng)目將研究小、中、大型腔的真空熱處理。然而主要的焦點(diǎn)在大模具上，因?yàn)檫@代表了熱處理后模具性能和變形程度的差情況。2取樣程序三個(gè)測(cè)試棒的尺寸是根據(jù)熱處理過(guò)程中，型腔典型的尺寸（大、中、?。┒O(shè)定的。
表1規(guī)格棒的截面尺寸大中小以上每個(gè)尺寸的試棒在測(cè)試項(xiàng)目中安排0R-VARSUPREME（優(yōu)質(zhì)H -13）和DIEVAR各一根棒。
表2鋼號(hào)為這兩種鋼具有能體現(xiàn)熱龜裂的性能。
每根棒料上取兩組試樣。組試樣在本文中稱(chēng)之為“模具試塊”。每一模具試塊都是508mm長(zhǎng)。
模具試塊性能代表經(jīng)各種工業(yè)真空熱處理的典型型腔性能。
第二組試塊稱(chēng)為“能力試塊”。這些試塊是從原始試棒的中心取樣并機(jī)加工，以。
97小試樣圖S大模具測(cè)試塊（700前面的試驗(yàn)已經(jīng)提到，延展性對(duì)硬度和顯微組織沒(méi)有多大關(guān)系。然而，從大模具測(cè)試塊表面上：500mm）硬度和延展性的關(guān)系取樣卻得出：如果冷卻能力不足，而導(dǎo)致形成非馬氏體顯微組織，延展性可能取決于淬火速度。從DIEVAR6的6x10sPa、106Pa氮?dú)夥旨?jí)淬火表面樣品的延展性來(lái)看：模具試塊已接近ORVARSUPREME能力試塊（即油淬小樣）。這個(gè)結(jié)果驗(yàn)證了DIEVAR較高的延展性和提高了淬透性。
總之，由于低的淬火速率對(duì)延展性可能有明顯的影響，當(dāng)試圖在大壓鑄模中得到好的抗熱龜裂性能，熱處理顯得尤為重要。
7模具韌性和淬火速度的關(guān)系要得到佳的顯微組織性，模具的淬火速度是個(gè)關(guān)鍵。理想情況是模具應(yīng)該盡可能快地淬火。不幸的是，所能得到的淬火速度受機(jī)加工余量、模具的前道加工、粗加工模具的尺寸和復(fù)雜性及現(xiàn)有爐子技術(shù)的限制。
推薦小的淬火速度是28弋/min，就象模具背面大區(qū)域的中心深度為15.9mm±3.2mm處的冷速，該處離近角至少l/4Tx1/4W處的冷速。粗加工狀態(tài)的大模具極限厚度可能超過(guò)305mm、重量在1585kg以上。對(duì)于這樣的大型模具，目前的真空爐技術(shù)可能達(dá)不到所推薦的冷速。因此，熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此定義了小的可適用準(zhǔn)則。
另外，不是所有大的壓鑄模都適合快速淬火。
為了防止淬火開(kāi)裂和過(guò)度的變形，特別是形狀很復(fù)雜的粗加工模具、淬火前已焊接或EDM加工、粗加工模具表面非常不規(guī)則、大多數(shù)情況下機(jī)加工余量不夠時(shí)，往往必須犧牲淬火速率。如果為了上述原因而犧牲淬火速率的話，模具韌性將比所須的下降很多。在這樣的情況下，希望表面性能下降的測(cè)試。
從原始棒材上切取的能力試塊及熱處理后的模具試塊上切取的的表面試樣進(jìn)行V型缺口沖擊試驗(yàn)。大模具試塊V型缺口沖擊試驗(yàn)結(jié)果如下。
Dievar能力試塊ODievar試塊表面大模具測(cè)試塊（700mm7621 500mm）硬度和韌性的關(guān)系從106Pa分級(jí)氮?dú)獯慊鸬拇驞IEVAR測(cè)試塊上切取的表面試樣，韌性接近ORVARSUPREME能力樣塊（即油淬小試樣）。終，這可能使得大的DIEVAR模具表面硬度增加2 ~4HRC，仍能維持大的優(yōu)質(zhì)H-13模具在較低使用硬度下的性。具有較篼使用硬度和相當(dāng)韌性水平的模具，有潛力明顯提高抗熱龜裂性能，而不增加嚴(yán)重開(kāi)裂的危險(xiǎn)。另外的可能性是，降低DIEVAR模具的淬火速率而性仍維持在和類(lèi)似工作硬度下快速淬火優(yōu)質(zhì)H- 13模具同樣近似的程度。這會(huì)給模具制造商提供一種機(jī)會(huì)，即在不犧牲貨性的前提下，能減小淬火變形和開(kāi)裂的危險(xiǎn)（盡管在優(yōu)先考慮模具性能時(shí)，不作這樣的推薦）。
?。ㄏ罗D(zhuǎn)第5頁(yè)）3結(jié)論佳模具壽命可以通過(guò)選擇適合于該服役條件的鋼材，并結(jié)合與此模具的使用條件、硬度及模具大小和復(fù)雜程度相適應(yīng)的設(shè)計(jì)而達(dá)到。此外，熱處理應(yīng)當(dāng)在適合的條件下進(jìn)行。如前所示，在模具的制造和維護(hù)，以及使用過(guò)程中應(yīng)盡量減少造成導(dǎo)致缺口效應(yīng)的表面缺陷。1由于型腔內(nèi)小半徑圓角及滲碳層內(nèi)穿透性裂紋的缺口效應(yīng)，使鍛模僅使用至服役壽命的10（8000次）后即告開(kāi)裂（模具硬度HRC46）（上接第30頁(yè)）8結(jié)論熱處理是試圖提高壓鑄模抗熱疲勞性的主要焦點(diǎn)之一。特別是模具必須快速泮火以得到高的顯微結(jié)構(gòu)韌性，從而提高工作硬度。對(duì)于大模具來(lái)說(shuō)，恰當(dāng)?shù)臒崽幚硖貏e關(guān)鍵，因?yàn)榉浅Ｂ拇慊鹚俾室部赡芙档脱诱剐?。延展性是推遲模具熱龜裂裂紋萌生的關(guān)鍵性能之一。不幸的是，快速淬火工藝增加了變形程度和淬火開(kāi)裂的危險(xiǎn)性。真空爐內(nèi)分級(jí)淬火有潛力能在不明顯降低模具性能的前提下減少淬火應(yīng)力。后更高的韌性和延展性，以及提高淬透性的模具材料為改善模具性能的新的選擇。
