关于模具热处理的一些经验分享~
2016-01-01
1. H13模具钢如何热处理硬度才能达到58度？
进行1050~1100度加热淬火，油淬，可以达到要求，但一般热作模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46~50左右性能好、耐用。
2. 模具热处理过后表面用什么洗白？
问题补充：我是开模具抛光店的，一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13 的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了。
（1）可以用不锈钢酸洗液，或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是H13？高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。
（2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法，我自己也在用。你们的模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用
砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。而我用的办法是，用纤维轮先打磨，就可以有效的把黑皮去除，再研磨抛光。或者喷砂，用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。
3.热处理厂对金属是怎么热处理的？
热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。
其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。
淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有200 千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了。
4．我们最近的Cr12 或Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了，为什么
五金模具上的最好将零件尺寸、形状及热处理要求，和你们采取的热处理工艺曲线告之，否则很难讲。这两种钢是一类，属高碳高铬莱氏体钢，本身就有冷裂倾向。热处理工艺也较复杂。
下面在没有上述资料的情况下谈些我的经验：950-1000C 淬火,油
冷,HRC>58. 为获得热硬性和高的耐磨性,淬火温度增高至1115-1130C,油冷。细薄的可空冷,为了减少变形也在400-450C 盐液冷却。不要在300-375C 回火,会降低工具的韧性，出现回火脆性，另外淬后立即回火。高于1100C 淬火的,在520C 回火2-3 次。请注意过高的淬火温度会有脱碳的倾向，为此可在淬火前进行预先热处理--球化退火。
5.怎样区分热处理件和没有热处理的工件？
问题补充：工人不小心把一个未经热处理的生件和一批调试好的经过热处理的工件混在一起，现在如何把他们区分开来，不要切割工件看金相啊，那样会破坏产品，要急着发货？热处理工艺30Cr 经正火、再淬火、然后回火，生件是铸件未经热处理。两者都经过了抛丸处理颜变色分不出来了，还有硬度都是在35-45 之间了，靠硬度无法区分。
如果也不能通过硬度和热处理氧化色来判别。我建议你通过敲击声音来辨别。铸件和淬火＋回火态工件金相组织不同，内耗有差异，通过轻轻敲击，可能能分辨。
6. 热处理中的过烧是什么意思？
超过规定加热温度，致使晶粒长大，各项力学性能变坏如脆性变大，韧性下降，容易变形和开裂等等，控制好加热温度可以避免过烧。指钢在固液相线的温度范围内的某一个温度以上加热时，奥氏体晶界发生了化学成分变化，局部或整
个晶界出现烧熔现象。此时晶界上会富集S,P等化合物，导致晶界结合力降低，机械性能严重恶化。过烧后钢材不能通过热处理或加工方法补救。
7. 模具淬火裂纹产生的原因及预防措施？
产生的原因：
1)模具材料存在严重的网状碳化物偏析。
2)模具中存在有机械加工或冷塑变形应力。
3)模具热处理操作不当(加热或冷却过快、淬火冷却介质选择不当、冷却温度过低、冷却时间过长等)。
4)模具形状复杂、厚薄不均、带尖角和螺纹孔等，使热应力和组织应力过大。
5)模具淬火加热温度过高产生过热或过烧。
6)模具淬火后回火不及时或回火保温时间不足。
7)模具返修淬火加热时，未经中间退火而再次加热淬火。
8)模具热处理的，磨削工艺不当。
9)模具热处理后电火花加工时，硬化层中存在有高的拉伸应力和显微裂纹。
预防措施：
1)严格控制模具原材料的内在质量
2)改进锻造和球化退火工艺，消除网状、带状、链状碳化物，改善球化组织的均
匀性。
3)在机械加工后或冷塑变形后的模具应进行去应力退火(>600℃)后再进行加
热淬火。
4)对形状复杂的模具应采用石棉堵塞螺纹孔，包扎危险截面和薄壁处，并采用分级淬火或等温淬火。
5)返修或翻新模具时需进行退火或高温回火。
6)模具在淬火加热时应采取预热，冷却时采取预冷措施，并选择合适淬火介质。
7)应严格控制淬火加热温度和时间，防止模具过热和过烧。
8)模具淬火后应及时回火，保温时间要充分，高合金复杂模具应回火2-3 次。
9)选择正确的磨削工艺和合适的砂轮。
10)改进模具电火花加工工艺，并进行去应力回火。
8. 怎么进行大型冲压模具的热处理？尤其切边这类模具经常生产有毛刺，不能正常运行的情况。
（1）模具热处理尽量选真空热处理，以获得最小的变形量。
（2）模具可采用拼接结构，分成小块就好热处理了。最好用慢丝割，精度高、光洁度高、变形小。间隙有保证，毛刺会小的。看看你的设备精度是否很差。
（3）切边毛刺大除了上面的几位提到的，我认为凸模单边受力，强度不够可能性大。是否凸模太单薄？是否设计靠刀？还有板料热处理后有残余应力，线割后会出现变形，可以考虑较大的线割孔预先铣出再热处理，留3~4mm 线割。
9. 我用H13钢来做热挤压模具锻造工件是黄铜热处理为45~48°模具直径120mm，高70mm，工作数小时后模具开裂？
（1）锻压温度大概是900~1000℃？是不是温度太高了？模具使用前没有经过充分预热也有可能容易开裂。模具设计不合理也有可能容易开裂。将模具的回火温度提高一些，缩小和实际锻压温度的差距，回火实际长一些。
（2）这个要综合考虑的，必要的时候要做下金相，才能基本判断原因的哦。
10. 模具表面有软点产生原因及预防？
产生原因
1)模具在热处理前表面有氧化皮、锈斑及局部脱碳。
2)模具淬火加热后，冷却淬火介质选择不当，淬火介质中杂质过多或老化。
预防措施：
1)模具热处理前应去除氧化皮、锈斑，在淬火加热时适当保护模具表面，应尽量
采用真空电炉、盐浴炉和保护气氛炉中加热。
2)模具淬火加热后冷却时，应选择合适的冷却介质，对长期使用的冷却介质要经常进行过滤，或定期更换。
11. 模具热处理前组织不佳？
产生原因：
1)模具钢材料原始组织存在严重碳化物偏析。
2)锻造工艺不佳，如锻造加热温度过高、变形量小、停锻温度高、锻后冷却速度缓慢等，使锻造组织粗大并有网状、带状及链状碳化物存在，使球化退火时难以消除。
3)球化退火工艺不佳，如退火温度过高或过低，等温退火时间短等，可造成球化退火组织不均或球化不良。
预防措施：
1)一般应根据模具的工作条件、生产批量及材料本身的强韧化性能，尽量选择品
质好的模具钢材料。
2)改进锻造工艺或采用正火预备热处理，来消除原材料中网状和链状碳化物及
碳化物的不均匀性。
3)对无法进行锻造的碳化物偏析严重的高碳模具钢可进行固溶细化热处理。
4)对锻造后的模坯制定正确的球化退火工艺规范，可采用调质热处理和快速匀细
球化退火工。
5)合理装炉，保证炉内模坯温度的均匀性。
12. 模具淬火后组织粗大，使用时将会使模具产生断裂，严重影响模具的使用寿命？
产生的原因：
1)模具钢材混淆，实际钢材淬火温度远低于要求模具材料的淬火温度(如把GCr15 钢当成3Cr2W8V 钢)。
2)模具钢淬火前未进行正确的球化处理工艺，球化组织不良。
3)模具淬火加热温度过高或保温时间过长。
4)模具在炉中放置位置不当，在靠近电极或加热元件区易产生过热。
5)对截面变化较大的模具，淬火加热工艺参数选择不当，在薄截面和尖角处产生
过热。
预防措施：
1)钢材入库前应严格进行检验，严防钢材混淆乱放。
2)模具淬火前应进行正确的锻造和球化退火，以确保良好的球化组织。
3)正确制定模具淬火加热工艺规范，严格控制淬火加热温度和保温时间。
4)定期检测和校正测温仪表，保证仪表正常工作。
5)模具在炉中加热时应与电极或加热元件保持适当的距离。
13. 用Cr12MoV 钢制造冷模具应如何进行热处理？
高硬度高耐磨高韧性优化处理：980~1200度加热淬火，油淬（机油）400 度回火一次，240 度回火一次，HRC57~61，超耐用不崩刃。
14. H13模具钢热处理后出现裂是什么原因，淬火温度是1100 度，放在油中冷却？
可以进行金相分析,看表面是否有材料是否有脱碳现象,开裂的话一般都是脱碳引起,H13 一般都是做挤压模,对材料的硬度要求不是很高,你用的是不是真空炉建议用1030~1050℃试下.
15. 模具的导柱导套通常采用什么材料？采用何种热处理，达到怎样的性能要求？
（1）在内地用45#碳素结构钢或碳素工具钢，热处理淬火硬度HRC45 度左右，达不到HRC58~62，就是到了那么高，很易断。
（2）一板高要求的是用SKD61或SKD11和H13等热处理淬火硬度HRC51度左右。
16. 模具制造中热处理的用途？怎样应用？
问题补充：是不是模板加工好以后进行热处理，主要是哪个环节？
模具制造中热处理的作用: 提高硬度、耐磨性，从而提高其寿命；强度加强，变形减小，保证模具的精度和精度稳定性；
17. 模具的失效原因分析？
失效大部分是由断裂、磨损和变形而引起，其主要原因是热处理不当和模具加工不良。因此，合理选择材料、正确制订热处理工艺，提高热处理质量，对于延长模具使用寿命起着关键作用。模具热处理包括预先热处理和最终热处理，热处理的最终目的是使模具有良好的表面质量和强度、塑性和韧性的合理配合。
18. Cr12mov 模具钢热处理后出现一块一块的掉的原因？
（1）你可能是在淬火时，超过温度太多，过热，造成晶粒粗，脱碳严重，马氏体粗大，断口粗晶，韧性、塑性低。
（2）加热温度过高、保温时间过长，造成材料表面脱碳严重，组织晶粒粗大、结合力差，塑性显著降低。
建议：校对加热设备；调整淬火、回火温度和时间；做试样热处理工艺试验，进行必要性能测试分析。
19. 盐浴热处理的优点？
优点：受热均匀变形量小，少无氧化脱碳，加热快，能很快转变工件内部组织结构，保温性能和加热均匀性能好，可以进行固溶处理加热，适用性广泛，可进行近乎无氧化的出货处理等。
缺点：工作环境恶劣，对工件有一定腐蚀，使用寿命相对较短，工作空间尺寸和功率来讲，功率较大，尺寸较小。而且废盐对环境有些污染，如果客户有对无氧化有较高要求的话可以考虑，成本一般情况。
20. 检验热处理效果用什么方法？
简单的检查表面硬度。准确的破检：检查淬硬层深、心部硬度、淬火金相组织等级、调质金相组织等级。淬硬层深临界硬度值=淬火硬度最小值X0.8。
21. 模具材料深冷处理的作用有哪些？
深冷处理是淬火后工件冷却过程的延续，在模具行业中的应用主要体现在冷作模具钢和高速钢、轴承钢，冷作模具和模具配件都有深冷技术应用的案例。深冷将会改变一些相关机械性能，主要作用如下几点：提升工件的硬度及强度，保证工件的尺寸精度提高工件的耐磨性，提高工件的冲击韧性，改善工件内应力分布，提高疲劳强度，提高工件的耐腐蚀性能。
22. 热处理后线割开裂是模板的问题还是热处理的问题？
（1）我是搞热处理的，我个人认为是热处理的问题。因为没有经过热处理的钢进行线切割是很难开裂的，线切割开裂是因为切割时出现应力集中。因此热处理时不光要达到热处理要求的硬度还必须消除内应力。消除内应力的关键就是回火的温度和回火的时间。若回火温度太底，回火时间再长内应力也无法消除；若回火温度太高，虽然消除了应力，但却不能达到要求；若回火温度合适，但回火时间太短，应力也无法完全消除。因此热处理后线切割开裂的关键是回火温度和回火时间的控制。
（2）热处理后线切割开裂这种情况比较复杂，有模具淬火后回火不充分的可能，也有模具锻造时存在缺陷的可能。如果是一般的碳钢模具，回火不充分是主要原
因，需要优先考虑，对高合金模具来说，也有可能材料本身存在缺陷，如杂质、碳化物偏析等情况，这些需要高倍金相检测才能判断。
23. Cr12MoV热处理爆裂原因有哪些？
（1）冷却介质是否冷却过快（不能用盐水，水剂等）
（2）淬火前，可能没有退好火，造成内应力过大
（3）材料冶金不好(非金属夹杂物，带状组织，共晶碳化物)
（4）淬火时，炉温升的过快
（5）没有及时回火
24. 什么是非热处理强化？
表面处理：如镀硬铬，增加零件的耐磨性；
喷丸强化：用于承受交变应力下工作的零件，可以大大提高疲劳强度；
滚压：利用滚压工具在常温状态下对零件表面施加压力，使金属表面产生塑性变形，修正金属表面的微观几何形状，提高表面光洁度，提高零件疲劳强度以及耐磨性及硬度。
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模具材料及热处理试题库 一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。（×） 2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。（√） 3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。（×） 4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×） 5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√） 6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。（√） 7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。（×） 8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。（√） 9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。（×） 10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×） 11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。（√） 12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。（√）13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。（×） 14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。（√） 15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。（×）16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。（√）17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。（√）18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。（√）19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。（×）21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。（√）22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。（×）23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。（×）24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。（√）
模具材料及热处理模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积A V，以P/A V的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。
注塑模具钢材的选用与热处理对模具寿命的影响分析 摘要：随着科技的发展和社会需求的不断增大，塑料模具的使用已经成为塑料产品生产的一种普遍手段，PC+ABS也不例外。塑料模具的使用极大的提高了PC+ABS塑料件的生产效率，满足了市场生产需求。本文主要对注塑模具钢材使用寿命的影响因素进行了探讨分析，重点分析了钢材选用和热处理对模具寿命的影响，并提出了一些相关建议，以供参考。 关键词：注塑模具;钢材;模具寿命;影响 前言 为了满足工业生产要求，塑料件在加工生产时就需要使用性能更加优良、使用更加方便，成本更加低廉的注塑模具。另外，注塑模具本身的成本较高，若其使用寿命较短，则将会大大增加塑料件的生产总成本，不利于其生产效益的提升。为此，研究分析影响注塑模具使用寿命的因素十分有必要。以下本文就从钢材的选用及其热处理工艺的角度进行分析，提出一些建议看法。 1.注塑模具的失效形式和寿命 1.1模具失效机理说明 一般来讲，注塑模具在使用一定时间后，可能会出现较为明显的失效现象，包括磨损、变形以及断裂。一旦出现这些失效现象，模具就无法再继续使用。 1.2注塑模具主要失效形式 （1）模具的侵蚀失效。模具的型腔会由于受到磨损而出现尺寸过大或者过小的现象，使得模具的型腔粗糙程度加剧，表面质量不达标。特别是塑模的型腔中出现了固态物料成分也会加剧型腔的磨损状态。久而久之，模具就会出现侵蚀失效的现象，影响模具使用寿命。 （2）模具的变形失效。由于注塑模具本身所用钢材的韧度不足，模具在使用中很容易出现变形的现象。例如加入一定量的填充物就会出现超载或者是受压的现象，影响到应力分布，加剧部分位置的损坏程度，导致模具变形失效。另外，如果塑模型腔的薄层过硬，就会出现局部的塑性变化，或者是出现麻点、棱角的现象，从而影响到模具的使用寿命。当然，如果钢材回火不充分也会影响到模具的使用寿命，缩短其使用期限。 （3）断裂失效。目前工业生产中很多注塑模具的形状都比较复杂，会有较多的棱角。而棱角一般均为薄边，韧性不足。而模具在使用中应力主要出现在模具韧性不足的部位，再加上塑模的工具钢回火不充分，就会产生断裂现象，导致模具失效。
牛人总结的关于模具热处理的24个问答 1、H13模具钢如何热处理硬度才能达到HRC58？ 进行1050~1100℃加热淬火，油淬，可以达到要求，但一般热作模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46~50性能好、耐用。 2、模具热处理过后表面用什么洗白？ 问题补充：我是开模具抛光店的，一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13 的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了。 （1）可以用不锈钢酸洗液，或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是 H13？高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。 （2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法，我自己也在用。你们的模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。而我用的办法是，用纤维轮先打磨，就可以有效的把黑皮去除，再研磨抛光。或者喷砂，用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。 3、热处理厂对金属是怎么热处理的？ 热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。 其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。 淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将 50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有 200 千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了。 4、我们最近的 Cr12 或 Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了，为什么？ 五金模具上的最好将零件尺寸、形状及热处理要求，和你们采取的热处理工艺曲线告之，否则很难讲。这两种钢是一类，属高碳高铬莱氏体钢，本身就有冷裂倾向。热处理工艺也较复杂。
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 模具热处理的变形问题与防范措施的分析(标准版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
模具热处理的变形问题与防范措施的分析 (标准版) 模具的形状很复杂、品种也比较多、表面比较粗糙，所以制造难度是很大的。模具经过热处理后会产生严重的变形，这将对模具的使用寿命和质量造成严重的影响。所以，在模具热处理的过程中要预防和减少模具的变形。下面主要讲了模具热处理的变形的影响因素和它的预防措施。 模具热处理中的影响因素和变形原因 1.1模具材料的影响 1.1.1模具材质的影响 某工厂有一些结构比较复杂的模具，这些模具都是带有￠60 mm圆孔 的，这些模具经过热处理之后，一些相邻的模具圆孔会发生椭
圆的变形，从而使模具出现报废。这种钢是微变形钢的一种，按常理来说，不会发生严重变形的现象。所以，我们对这些变形比较严重的模具进行研究，发现了许多共晶碳化物存在于模具钢中，分布形状呈块状和带状。 1.1.1.1模具发生变形的原因 模具钢中有着一些碳化物，这些碳化物是不均匀的，而且按一定的方向呈现，钢的基体组织高于这些碳化物膨胀系数的30％，所以在模具加热的时候，这些碳化物会减小模具圆孔的膨胀，在模具冷却的时候，这些碳化物又会减少模具内孔发生收缩的现象，从而使模具圆孔发生严重变形的现象，就是指这些模具的圆孔产生椭圆的现象。 1.1.2模具选材的影响 某工厂从模具的热处理简便的方面考虑，选择了一些截面尺寸相差很大的钢，它的硬度要求比较高，在淬火后模具变形较小。这种模具在进行热处理后，符合技术要求的是模具的硬度，但是模具发生了很大的变形，根本无法使用，从而使模具报废。后来该工厂
关于模具热处理的一些经验分享~ 2016-01-01 1. H13模具钢如何热处理硬度才能达到58度？ 进行1050~1100度加热淬火，油淬，可以达到要求，但一般热作模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46~50左右性能好、耐用。 2. 模具热处理过后表面用什么洗白？ 问题补充：我是开模具抛光店的，一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13 的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了。 （1）可以用不锈钢酸洗液，或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是H13？高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。 （2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法，我自己也在用。你们的模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用
砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。而我用的办法是，用纤维轮先打磨，就可以有效的把黑皮去除，再研磨抛光。或者喷砂，用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。 3.热处理厂对金属是怎么热处理的？ 热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。 其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。 淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有200 千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了。 4．我们最近的Cr12 或Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了，为什么
2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于 HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积AV，以P/AV的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。 2.1.4硬度值对照表： 硬度值对照表
一.技术先进 QPQ盐浴复合处理技术是世界最新金属表面强化技术。该技术通过在金属表面渗入多种合金元素，从而大幅度提高产 品的耐磨性能。它被广泛用于汽车、机车、工程机械、纺织机械、轻工机械、仪表、工模具等各种行业。自德国DEGUSSA 公司推出QPQ技术后,其用户遍及德、美、英、日等国约800多家.如:美国的通用电器[GE]公司有该工艺不仅成功的取代了镀硬铬工艺,改善了机车柴油机缸套的耐磨、耐蚀性、而且降低了成本,同时消除了六价铬的公害;日本本田公司有数套自动化的QPQ设备分设国内外,有150多种汽车、摩托车零件采用了此技术,年处理量6万吨;丰田和日本公司每月数百吨零件采用此技术处理.国内的杀害大众汽车等众多厂家采用此技术有于大量处理曲轴、模具、工具、汽车、柴油机、摩托车、纺织配件等. 二.性能优良 1.比较的表面硬度 产品经QPQ处理2-3小时，总渗层可到达0.4-0.6MM，下面是部分材料 经QPQ处理后的白亮深度和硬度： 材料牌号举列前处理处理温度处理时间表面硬度Hv0.1 白亮层深度 纯铁 570 2-4小时 500-650 12-25μ 底碳钢 A3，20，20Cr 570 2-4小时 550-770 12-25μ 中碳钢 45，40Cr 570 2-4小时 550-770 12-25μ 高碳钢 T8，T12 570 2-4小时 550-770 2-25μ 氮化钢 38CrMoAL调质 570 2-4小时 950-1050 12-20μ 铸模钢 3Cr2W8V 淬火 570 2-3小时 950-1000 10-17μ 热模钢 5CrMnMo淬火 570 2-3小时 770-900 10-20μ 冷模钢 Cr12MoV高温淬火 520 2-3小时＞950 10-20μ 高速钢 W6Mo5Cr4V2[刀具] 淬火 550 4-45分钟 1000-1300
复习题与思考题 课题一金属材料的力学性能 (—)填空题 1. 机械设计常用和两种强度指标。 3．冲击韧性的符号是；延伸率的符号是；屈服强度的符号是。5．材料主要的力学性能有、、、、和。 (二)判断题 1．材料硬度越低，其切削加工性能就越好。（） （） 4．各种硬度值之间可以互换。（） 6．硬度是材料对局部变形的抗力，所以硬度是材料
的塑性指标。（） (三)选择题 1 低碳钢拉伸试验时，其变形过程可简单分为几个阶段。 A．弹性变形、塑性变形、断裂B．弹性变形、断裂 C 塑性变形、断裂D．弹性变形、条件变形、断裂3．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 A．弹性极限B屈服强度 C 抗拉强度D条件屈服强度 4．测量淬火钢件及某些表面硬化件的硬度时，一般应用 A．<160HB B．>230HB C．(160～230)HB D．(60～70)HRC 问答题 1 零件设计时，选取σ0. 2 (σs)还是选取σb，应以什么情况为依据? 2．在测定强度指标时，σs和σ0.2有什么不同? 3．常用的测量硬度方法有几种?其应用范围如何? 课题二铁碳合金组织观察 (一)填空题 1．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做，而晶胞是指。 2. 实际金属存在有、和三种缺陷。位错是
缺陷。 10．金属常见的晶格类型是、、。 3. α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立 方晶格的有，属于面心立方晶格的有，属于密排六方晶格的有。 4．同素异构转变是指。纯铁在温度发生和多晶型转变。 (二)判断题 1．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe向γ-Fe的转变，( ) 2．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。( ) 3．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。 纯金属的结晶 (一) 填空题 1．金属结晶的基本过程是和 2 在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为， 3．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 (二) 判断题 1. 凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核，形
1、模具及模具材料一般可以分哪几类 答：按照模具的工作条件分三类：冷作模具、热作模具、成形模具 模具材料分类：（1）模具钢：冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢 （2）其他模具材料：铸铁、非铁金属及其合金、硬质合金、钢结硬质合金、非金属材料2、评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标有哪些这些指标能否用于评价热作模具材料的塑性变形抗力为什么 答：评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标主要是常温下的屈服点σs或屈服强度σ； 不能评价；因为评价热作模具材料塑性变形抗力的指标应为高温屈服点或高温屈服强度，热作模具的加工对象是高温软化状态的材料，所受的工作应力要比冷作模具小得多。 3、反映冷作模具材料断裂抗力的指标有哪些 答：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等； 4、磨损类型主要有哪些 答：磨料磨损、粘着磨损、氧化磨损、疲劳磨损； 5、模具失效有哪几种形式模具失效分析的意义是什么 答：失效形式：断裂、过量变形、表面损伤、冷热疲劳； 失效分析意义：模具的失效分析是对已经失效的模具进行失效过程的分析，以探索并解释模具的失效原因，其分析结果可以为正确选择模具材料、合理制定模具制造工艺、优化模具结构设计以及模具新材料的研制和新工艺的开发等提供有指导意义的数据，并且可预测模具在特定使用条件下的寿命。 第二章冷作模具材料 6、冷作模具钢应具备哪些使用性能和工艺性能 答：（1）使用性能：良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性能、良好的抗咬合能力； （2）工艺性能：可锻性、可加工性、可磨削性、热处理工艺性；热处理工艺性包括：淬透性、回火稳定性、脱碳倾向、过热敏感性、淬火变形与开裂倾向等。 7、比较低淬透性冷作模具钢与低变形冷作模具钢在性能、应用上的区别。 答：低淬透性冷作模具钢：（1）碳素工具钢：性能：锻造工艺性好，易退火软化，热处理后有较高的硬度和耐磨性。缺点：淬透性低，热硬性、耐磨性差，淬火温度范围窄； 应用：适宜制造尺寸较小，形状简单，受载较轻，生产批量不大的冷作模具。 （2）GCr15 性能：淬透性、硬度、耐磨性比碳素工具钢高；淬火后，回火尺寸变化不大；Cr提高该钢的回火稳定性，回火后有较高的强韧性、耐磨性； 应用：适用于制造精度要求较高的小尺寸落料模、冷挤压模、搓丝板和成型模等。 低变形冷作模具钢：（1）CrWMn 性能：具有较高的淬透性，由于加入%～%（质量分数）钨，形成碳化物，所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶粒，从而使钢具有较好的韧性，该钢对形成网状碳物比较敏感，而且这种碳公物网使工具刃部有剥落的危险。 应用：使用较为广泛的冷作模具钢。用于制造量具，如板牙、块规、样柱和样套，，以及形状复杂的高精度冲模等。 (2)9Mn2V 性能：综合力学性能比碳素工具我钢，具有较高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火时变形较小。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了过热敏感性。碳化物不均匀性比CrWMn钢好。 应用：用于制造各种精密量具、样板，以及一般要求的尺寸较小的冲模、冷压模、雕刻模、
热处理对模具失效的影响及对策 材料工程系朱三武 摘要模具作为昂贵的机械加工装备，如何减少损耗，延长其使用寿命，成为技术人员普遍面临的课题。本文就热处理对模具的影响提出一些个人看法，仅供大家参考。 关键词模具失效热处理 一、模具失效的形式、原因及对策 二、热处理对模具失效的影响因素 由于模具是在极其恶劣的条件下服役，故模具要有足够的强度、韧性、抗摩擦性及咬合性能等。而上述性能的获得除与原材料、工作状况有关外，更重要的是通过热处理工艺改变金属组织及含量、结构、最大限度地提高模具的综合性能。而热处理又是依加热----保温---冷却三大隐蔽过程完成的。故影响质量的因素复杂。 1预处理 即模具毛胚的退火，调质及应力处理等。其目的在于消除金属残存的组织缺陷、应力等，形成有利于热处理及淬火的良好条件。该工艺温度、时间、及冷却工艺的正确与否，都对模具失效及质量做出反应。例： T8A钢制冲头经碳化物微细化预处理后再加低温淬火+回火，可以减少冲头崩裂，使模具提高寿命10倍。 Cr12MoV钢冷冲模经高温奥氏体化退火+等温退火的预处理后，不但细化晶粒，消
除碳化物不均匀性，并使模具服役寿命提高1倍。 9SiCr钢滚丝模按常规处理，其晶粒度为8—9级，后经超细化预热处理可以达13~14级，抗弯强度及断裂强度分别提高30%和40%。可有效地防止早期失效，寿命可提高1倍。 2、淬火 由于加热温度较高，稍有不慎，即会发现晶粒粗大、氧化脱碳、强度、钢性不佳等。淬火中的快速冷却会形成应力隐患，导致模具在服役中早期失效。例： 4Cr5MoSiV钢制铝合金压铸模，在使用2000余次时发生疲劳开裂，经检测发现模具表面强度为HRC40~44。心部为HRC43~44，且裂纹处有0.1mm的贫碳区，呈粗针马氏体，故判为淬火温度过高，保护不良，表面脱碳所为。 反之，淬火温度过低，易出现网状铁素体，形成沿铁素体的脆性断裂，如铬钢冲头在服役中断裂，镜分析呈马氏+铁素体组织，即加热不足所为。 3.回火 回火在于消除因力，获得合理的硬度，均匀而正确的金相组织，而应力消除程度又与温度、时间成正比关系。见图1： 下图2所示拉深零件，由于工作条件恶劣。 图1 回火温度与应力关系图2 材料Q235A 原为Cr12MoV钢经淬火+回火常规热处理，温度要求HRC57，仅能拉深1000件即早期失效，后改为T10A钢采用淬火+中温回火后硬度为HRC55。平均寿命达4000件，而后又改为380~400℃回火，使其硬度在HRC48，则寿命可达6000~8000件。 而Cr12MoV钢制冲头，冲厚2.5mm的钢板，常规淬火+210℃回火硬度降至HRC58~62，寿命仅有1000件，后采用中温410℃回火，硬度降至HRC57~59。不但克服了模具的早期失效，且冲件达到10000件，寿命提高10倍。 由此可见，回火温度和所获硬度对寿命有巨大影响，而且对应力的消除程度、变形等作出反映。 4。软点 淬火加热中，因温度不均匀、保护不良、严重氧化或冷却介质中的污染等，均可造成硬度不均，而使模具强度受损，在模具使用中将出现塌角、变形、掉块等弊病，这对冷镦模、剪切模和中模尤为重要。 5。硬化层 磨损失效除与模具硬度过低，或淬硬层过浅有关外，还与化学热处理硬化层有关，若热处理工艺不当，尤其是淬火温度、时间以及冷却介质能力和钢材选择等因素，均可影响淬硬度层导致刃口发钝、抗压强度下降、局部塌陷、变形等早期失效。 模具在渗碳、渗氮、渗硼、碳氮共渗化学热处理中由于工艺或配方不适，操作不当也会出现渗层、硬化层不均或过浅等弊端，出现刃口不锋利、咬合、啃刃口、粘模、塌陷、氧化腐蚀和硬化层脱落等失效，严重影响模具的寿命。 三、防止模具失效的热处理对策
模具钢的处理 模具钢材的热处理方式与加工工序安排密切相关。在模具制造时，应当根据材料和加工工艺路线来选择热处理方法，制定相应得热处理工艺。 （1）一般冷作模具钢工作零件的热处理工序安排：筹造——退火——机械加工成型——淬火与回火—工修整。 （2）冷作模具钢采用成型磨削及电加工工艺：锻造——退火——机械粗加工——淬火或回火——精加工（磨削、电加工）。 （3）冷作模具钢复杂冲模的加工：锻造——退火——机械粗加工——高温回火或调质——机械加工成型——淬火与回火——磨削与电工加工成型。 大多数冷作模具钢使用状态为淬火与回火，模具硬度通常为60hrc，为了进一步提高模具表面硬度、耐磨性和使用寿命，常进行表面强化处理，如渗碳、渗氮、渗硼氮碳共渗、td 法渗钒铌、化学气相村积（cvd）等作为最终热处理。 模具热处理 模具制造的成本高，特别是一些精密复杂的冷冲模、塑料模、压铸模等。采用热处理技术提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具寿命，有显著的经济效益，我国模具技术工作者十分重视模具热处理技术的发展。 1 真空热处理 模具钢经真空热处理后有良好的表面状态，变形小。与大气下的淬火比较，真空油淬后模具表面硬化比较均匀，而且略高一些，主要原因是真空加热时，模具钢表面呈活性状态，不脱碳，不产生阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热，钢的表面有脱气效果，因而具有较高的力学性能，炉内真空度越高，抗弯强度越高。真空淬火后，钢的断裂韧性有所提高，模具寿命比常规工艺普遍提高40%~400%，甚至更高。冷作模具真空淬火技术已得到较广泛的使用。 2 深冷处理 近年来的研究工作表明，模具钢经深冷处理(-196℃)，可以提高其力学性能，一些模具经深冷处理后显著提高了使用寿命。模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行，也可在淬火回火之后进行深冷处理。如果在淬火、回火后钢中仍保留有残余奥氏体，则在深冷处理后仍需要再进行一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅用于冷作模具，也可用于热作模具和硬质合金。深冷处理技术已越来越受到模具热处理工作者的关注，已开发出专用深冷处理设备。不同钢种在深冷过程中的组织变化及其微观机制及其对力学性能的影响，尚需进一步研究。 3 模具的高温淬火和降温淬火 一些热作模具钢，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常规淬火温度加热淬火，可以减少钢中碳化物的数量、改善其形态和分布，使固溶于奥氏体中碳的分布均匀化，淬火后可在钢中获得更多的板条马氏体，提高其断裂韧性和冷热疲劳抗力，从而延长模具使用寿命。例如3Cr2W8V钢制的一种热挤压模具，常规淬火温度为1080~1120℃，回火温度为560~580℃。当淬火温度提高至1200℃，回火温度为680℃(2次)，模具寿命提高了数倍。 W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速钢和Cr12MoV等高合金冷作模具钢，可适当降低其淬火温度，以改善其塑韧性，减少脆性开裂倾向，从而提高模具寿命。例如W6Mo5Cr4V2的淬火温度可选用1140~1160℃。 4 化学热处理 化学热处理能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化性等性能。几乎
模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积AV，以P/AV的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。 2.1.4硬度值对照表：
模具热处理 1、H13模具钢如何热处理硬度才能达到58℃？ 进行1050~1100℃加热淬火，油淬，可以达到要求，但一般热作模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46~50性能好、耐用。 2、模具热处理过后表面用什么洗白？ 问题补充：一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了。 （1）可以用不锈钢酸洗液，或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是H13？高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。 （2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法，模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。也可以用纤维轮先打磨，就可以有效的
把黑皮去除，再研磨抛光。或者喷砂，用800目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。 3、热处理厂对金属是怎么热处理的？ 热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。 其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。 淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将50赫兹的工频电变成一个200K赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有200千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了。
精品文档 精品文档 广州城建职业学院2010至2011学年第 1 学期 《模具材料及热处理》试卷（ A ） 适用专业：模具设计与制造 考试时间：90 分钟 共 4 页 一、填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．金属材料的性能一般分为两类，其中 使用性能 是零件选材及确定尺寸大小的主要依据， 工艺性能 是确定零件加工方法的主要依据。 2. 金属的机械性能主要包括： 强度 、 硬度 、 塑性 、 韧性 、 疲劳强度 。 3. 根据密度大小将金属分为重金属和轻金属，其密度的分界点是： 5.0X103 Kg/m 3 。 4. 体心立方、面心立方、密排六方晶胞原子数分别为： 2、 4 、 6 个，致密度分别为： 0.68 、 0.74 、 0.74 。 5. 普通热处理主要有退火，正火，淬火，回火等工艺方法，表面热处理包括 表面淬火 、 表面化学处理 及 表面气相沉积 等。 6. 碳钢的含碳量范围为： 0.0218%～2.11% 。钢种的常存杂质包括：、 硅 、硫、磷。锰 二、判断题（每小题 2 分，共 20 分） 1. 完全退火加热温度不宜过高，一般在A C3以上20～30°C 。 （ √ ） 2. 退火的工艺过程可简单记忆为：加热—保温—炉冷，正火的工艺过程可简单记忆为：加热—保温—空冷。 （ √ ） 3. 淬透性好的材料，淬硬性也好。 （ × ） 4.调质是指“淬火+高温回火”，只能用于最终热处理。 （ × ） 5. 钢件渗氮以后，一般还需要进行淬火处理，以提高硬度和耐磨性。 （ × ） 6. 优质碳素结构钢的钢号用平均含碳量的万分数表示。 （ √ ） 7. 铸钢的铸造工艺性较好，不易出现浇注不到，缩孔，晶粒粗大等缺陷，用于生产一些不便锻造，形状复杂的零件。 （ × ） 8. 1Cr17，1Cr13，3Cr13均属于马氏体不锈钢。 （ × ） 9. 可锻铸铁顾名思义，是可以锻造的铸铁。 （ × ） 10. P20钢相当于国内的3Cr2Mo ，为预硬型塑料模具钢。 （ √ ） 三、简答题（每小题8分，共32分） 1．实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？ 答：（1）点缺陷，主要是空位和间隙原子，还有少量杂质原子。 （2）线缺陷（位错），在晶体中某处有一列或若干列原子发生某种有规律的错排现象。 （3）面缺陷，缺陷呈面状分布，主要在晶界处。 点缺陷的出现，使周围的原子靠拢或撑开，造成晶格畸变，使材料的强度、硬度和电阻率增加。位错密度越大，塑性塑性变形抗力越大，塑性变好。面缺陷使晶界处晶格处于畸变状态，使得晶界处有较高的强度和硬度，晶粒愈细小，晶界愈多，金属的强度、硬度也就愈高。 2．什么是马氏体？马氏体转变有何特点？ 答：（1）马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。马氏体转变不属于等温转变，是在极快的连续冷却过程中进行的。（1）马氏体转变是非扩散相变。（2）马氏体转变是在一定的温度范围内（MS~Mf ）连续冷却完成的。（3）马氏体转变的不彻底性，有部分残余奥氏体存在。（4）马氏体转变引起内应力增加。 3. 15、20、25钢为什么称为渗碳钢？ 答：15、20、25钢强度较低，但塑性和韧性较高，焊接性能和冷冲压性能较好。可以制造各种用作冷冲压件和焊接件以及一些受力不大但要求高韧性的零件。经渗碳淬火及低温回火后，表面硬度可达60HRC 以上，耐磨性好，而心部仍有一定的强度和韧性，可用来制作要求表面 耐磨并能承受冲击载荷的零件，因此，这三个牌号的钢也称为渗碳钢。 4．拉深模基本性能要求有哪些？如何预防拉深模的粘附和拉毛磨损？ 答：拉深模具用钢要求具有高强度、高耐磨性，良好的抗咬合性及热稳定性，并具有良好的切削加工性和热处理性能。表面一般进行镀Cr 或氮化处理。 在拉深不锈钢、高镍合金钢、耐热钢板等材料时，拉深模容易发生粘附和拉毛，一般选择模具材料为铝青铜，如果选用Cr12Mo1V1一类的模具钢，表面要进行渗氮处理，生产批量大时，选用硬质合金。
热作模具热处理实例 1. 4CrMnSiMoV钢制连杆热锻模的热处理 连杆在形成过程中，不仅要承受很大的冲击力和强烈摩擦，还要受急冷 急热的影响。模具的失效形式主要为磨损。原用5CrNiMo钢，模具寿命只 有1000多件；而运用4CrMnSiMoV钢等温淬火，模具寿命提高1倍多。 4CrMnSiMoV模具等温淬火工艺如图4- 所示。 预热在空气炉中进行，加热时间按1min/mm计。加热在盐浴中进行，保温 时间按0.5min/mm。出炉后空冷数秒钟淬入60℃左右热油中，由冷至200 ℃左右，立即投入360℃硝盐中等温2h；等温出炉冷至室温，将工件清洗干净；在有风扇的井式回火炉中回火，580℃×3h×2次，回火后空冷。回火 后硬度为44~ 46HRC。 为防止由于高温回火后产生的应力，最终补充去应力回火，其规范为200℃ ×4h 2. 4Cr5MoSiV1（H13）钢制剪刀热挤压模的热处理 剪刀热压平成形模属小型热挤压模。原使用3Cr2W8V钢，平均使用寿命 为6000件，主要失效形式为磨损。采用H13钢制模，高温淬火，模具寿命 达到18000～20000件，如处理工艺简介如下： 1）先缓慢加热到750℃，在快速加热到1120-1150℃的锻造温度，减 少氧化和脱碳；始锻温度为1080-1120℃，始锻温度≥850℃。 2）锻后余热淬火，高温回火代替原等温退火。 3）600℃×30min+850℃×30min盐浴炉预热。 4）淬火温度由常规的1020～1030℃提高到1080℃，盐浴加热20min。 5）冷却。盐浴560℃×10min分级后油冷。
6）回火。硝盐回火560℃×2h×2次 回火后硬度为54HRC，可满足热作模具钢的性能要求 。 通过改进H13热作模具钢的冶炼方法和合理的锻造工艺来保证模具用 材的要求 , 适宜的热处理工艺确保H13热作模具钢具有良好的综合力学性能 , 正确的使用操作方法更有利于提高其使用寿命。冶炼 、锻造 、热处理 、使用等重要环节相互结合 , 可以有效提高H13热作模具钢在热挤压模上的使用寿命 。 3. 3Cr2W8V（H21）钢制铝型材热挤压模的热处理 H21钢制铝型材热挤压模失效形式主要有开裂、磨损和变形三种。开裂中平模角裂最为严重，有的占平模失效比例的 70 ％以上。解决平模角裂的措施，一般是在挤压时加导流模．以减轻设计应力，防止模具早期角裂，但因它的形状不能适用于所有模具，只有当挤压力尚有剩余的情况下才是有效的。此外，采用导流模将增加模具的费用。采用高温淬火和中温回火工艺，可提高模其的断裂韧度，使模具的寿命提高 1~3 倍。热处理工艺简介如下：( l ）调质1060 ℃加热淬油， 730~7140℃高温回火。 ( 2 ）淬火1095 ~1 105 ℃×12~15s/mm，预冷至 830~850℃淬油；油冷至 250℃左右，立即入 390~400℃硝盐中等温 1.5~2h 。 ( 3 ）回火480~500℃×2.5h×2次回火。 ( 4 ）中间去应力回火。当挤压到3000~4000件时，卸下模具施以 200℃×8~10h去应力回火。按上述工艺处理后，可挤压1000余件，而常规处理才挤压 300 件。 铝型材热挤压的工作温度为400~500℃，模具在使用过程中软化倾向小。采用500℃以下温度回火，不必担心模具热强性和耐磨性的降低；同时，由于模具的温升不会超过500℃，服役过程中残留奥氏休基本稳定，可以使断裂韧度长时间保持不变。 此外，在中沮回火的前提下，适当提高淬火温度，除了增加材料的断裂韧度以外，还可以使冲击韧度保持较离水平。试验证明，采用 1150~1250℃加热淬火+中温回火，是热挤压模强韧化的有力措施，可以改善组织，有效地减轻或防止模具开裂。某铝型材加工厂用上述处理工艺，模具的使用寿命比较稳定，较常规处理提高l ~3倍。 4. 3Cr3Mo3W2V（HM1）钢制连杆辊锻成形模的热处理 95连杆辊锻成形模，装在BK620辊锻机上几使用时．要在2MN的辊锻力、8r/min的转速下，使1150℃左右的45钢连杆辊锻成形。 辊锻模在工作过程中，与高温金属相接触，工作型腔表面温度可达500 ~700℃左右，极易软化，使硬度和强度下降；且又在急冷急热的条件下工作，