锤锻模是在高温下通过冲击加压强迫金属成形的工具。它在工作过程中受到比较高的单位压力和冲击负荷,以及炽热金属对锻模型腔的摩擦作用。锤锻模的型腔表面经常和11 00~1200℃的金属接触而被加热达400-450℃或更高热锻模按模具高度分为三类:小于250mm的为小型,在250一375mm的为中型,大于375mm的为大型。锻模的截面一般比较大而型腔形状复杂,因此锻模用钢需要在高温下保持高舜良好的冲击韧性,以及高的耐磨性和一定的强度;良好的耐热疲劳性;高的淬透性,怔整个锻模截面得到均匀的力学性能;良好的导热性,以便把锻模型腔表面热量尽快传出,避免型腔表面温度过高而降低力学性能;良好的工艺性和抗氧化性。
5CrMnMo,5CrNiMo和4CrMnSiMoV等钢均属于热锻模具钢,这类钢的合金化原理与调质合金结构钢相似。锻模既要求有一定的硬度,又要求有高的冲击韧性,因此含碳不宜过高,一般为0.45%-0.6%。铬可以提高钢的强度,含量在1%左右,能她提高钢的冲击韧性,同时增加钢的淬透性和回火稳定性。镍提高钢的强度和韧性,对于同时含有铬、钼的钢来说,镍能大大提高钢的淬透性。锰代替镍也能显著地摔透性,但锰增加钢的过热敏感性硅能增加钢的淬透性,提高钢的强度、回火稳定性和耐热疲劳性,但硅含量较高(>1.0%)时,会增加钢的回火脆性,降低冲击韧性。钼和钒都能细化晶粒,减少过热倾向,提高钢的回火稳定性,钼还能抑制回火脆性。
不同的模具钢有不同淬火方法,淬火是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接,不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,且无环境污染。利用这些热源可以直接加热,也可以通过熔融的盐或金属,以至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度 ,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,但一般都是加热到相变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤,冷却方法因工艺不同而不同,主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求,例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
淬火目的
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或下贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火工艺
将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
淬火效果的重要因素,淬火工件硬度要求和检测方法:
淬火工件的硬度
淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计,测试HRC硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试HRN硬度。
在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要设法防止的。
由于淬火后金属硬而脆,产生的表面残余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,消除冷裂纹的手段之一。
淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在同样问题,此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。
淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相(表1),故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是,马氏体的脆性很大,加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力,因而不宜直接应用,必须进行回火。
表1钢中铁基固溶体的显微硬度值。
淬火工艺的应用
淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件,尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求,发展了各种淬火工艺。如,按接受处理的部位,有整体、局部淬火和表面淬火;按加热时相变是否完全,有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢,该法又称亚临界淬火);按冷却时相变的内容,有分级淬火,等温淬火和欠速淬火等。
工艺过程 包括加热、保温、冷却3个阶段。下面以钢的淬火为例,介绍上述三个阶段工艺参数选择的原则。
1.瑞典8407(一胜百) 。
主要成份%:碳0.39 硅1.0 锰0.4 铬5.2 钼1.40 钒0.9 硫≤0.03 (高级优质钢含S≤0.03,P≤0.035) 。
热处理: HRC52-54(1020℃,油或气冷) 。
退火: HB185左右 。
物理性能:有高的耐磨性, 高韧性,稳定且优良的加工性和抛旋光性,优良的高温强度和抗热疲劳性,优良的淬透性,很小的热处理尺寸变形. 。
2.日本SKD61(日立)) 。
主要成份%:碳0.35-0.42 硅0.8-1.0 锰0.3-0.5 铬4.8-5.5 钼1.2-1.4 钒0.5-1.1 硫≤0.03 (高级优质钢含S≤0.03,P≤0.035) 。
热处理: HRC50-53(淬火1025-1075℃,油冷却;回火550-600℃,空气冷却) 。
退火: HB230左右(800-850℃,炉冷)
物理性能: 具有良好的高温强度、韧性于抗高温疲劳性能,能承受温度骤变,适宜在高温下长期工作,具有优良的切削性能和抛光性能。该钢是一种在国际上广泛应用的空冷硬化热作模具钢。
3.瑞典S136(极佳镜面钢)(一胜百) 。
主要成份%:碳0.38 硅0.8 锰0.5 铬13.6 钼1.40 钒0.3 硫≤0.03 (高级优质钢含S≤0.03,P≤0.035) 。
热处理: HRC53-54(1025℃,油或气冷) 。
退火: HB215左右 。
物理性能: 优良的耐腐蚀性,最佳的抛光性,优良的耐磨性,优良的机械加工性,淬火时具有优良的稳定性.。
很小的热处理尺寸变形. 。
4.德国2083
主要成份%:碳0.38-0.42 硅≤1.0 锰≤1.0 铬12.5-13.5 硫≤0.003 (高级优质钢含S≤0.03,P≤0.035) 。
热处理: HRC50-55(1025℃,油或气冷) 。
退火: HB225左右 。
物理性能: 优良的耐腐蚀性,好的抛光性,优良的耐磨性,优良的机械加工性,淬火时具有优良的稳定性.。
很小的热处理尺寸变形. 。
5.德国2344
主要成份%:碳0.38-0.42 硅0.8-1.2锰0.3-0.5 铬4.8-5.5 钼1.2-1.5 钒0.9-1.1硫≤0.005(高级优质钢含S≤0.05,P≤0.05) 。
热处理: HRC50-55(1030℃,油或气冷) 。
退火: HB225左右 。
物理性能: 有良好的耐磨性, 高韧性,稳定且优良的加工性和抛旋光性,优良的高温强度和抗热疲劳性,优良的淬透性,很小的热处理尺寸变形.。
6.日本SKD11(日立) 。
主要成份%:碳1.5 硅0.25锰0.45 铬12.0 钼1.0钒0.35磷硫≤0.03 (高级优质钢含S≤0.03,P≤0.035) 。
热处理: HRC61~(淬火1050℃,油或气冷→回火200℃,空气冷却;退火800℃,炉冷). 。
物理性能:极高的耐磨性和韧性. 。
7.瑞典DF2(不变形耐磨油纲)(一胜百) 。
主要成份%:碳0.9 硅1.0 锰1.1 铬0.6 钼1.4 钨0.6 钒0.1磷硫≤0.03 (高级优质钢含S≤0.03,P≤0.035) 。
热处理: HRC60~62(1050℃,油或气冷).退火到HB190 。
物理性能:极高的耐磨性和韧性.。
8566模具钢,适合红冲锻压模具,要不怕裂,韧性好,耐高温。下面以红冲铜螺帽,客户使用案例加以说明。
红冲铜螺帽8566模具钢可以红冲20多万个产品,
红冲铜螺帽的苏先生回复,8566模具钢的耐磨性比HD翻一倍。
苏州万先生是红冲铜螺帽的。就是把铜棒用高频机,加热到1000多度,热冲红铜。以前用H13,HD,热处理硬度做到HRC52-55,模具冲压一下就塌陷了。用钨钢做模具,又容易崩裂。想找一款,耐热,耐磨又有硬度的模具钢材。
经过和万先生电话沟通后,我建议万先生用8566模具钢。因为8566的耐高温性能好,高温红硬性和高速钢SKH-9一样。在高温环境工作,可以长时间保持高硬度。韧性是SKH-9的4倍,D2的2倍,可以保证冲头料不会崩裂。8566使用硬度HRC58-60,耐磨性足够,可以满足冲头料长期使用。
前段时间,万先生说:现在刚刚用上8566模具钢,使用效果还不错。如果能打几十万就开心啦!
今天再次回访,万先生说:模具已经打了二十多万,模具还在继续使用。我感觉,8566的耐磨性,比HD是好多了。同样硬度是HRC58-60,8566是寿命比HD翻一倍还要多。使用效果超乎我想象,我准备批量导入。
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。
淬火的目的:
1、提高金属成材或零件的机械性能。例如:提高工具、轴承等的硬度和耐磨性,提高弹簧的弹性极限,提高轴类零件的综合机械性能等。
2、改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性,增加磁钢的永磁性等。淬火冷却时,除需合理选用淬火介质外,还要有正确的淬火方法,常用的淬火方法,主要有单液淬火,双液淬火,分级淬火、等温淬火,局部淬火等。
钢铁工件在淬火后具有以下特点:得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡(即不稳定)组织;存在较大内应力;力学性能不能满足要求。因此,钢铁工件淬火后一般都要经过回火。
扩展资料
1、模具钢单液淬火法
将模具钢或零件加热到奥氏体化后淬入水,油或其他冷却介质中,经过一定时间冷却(冷却到低于珠光体型转变温度区域或马氏体转变温度区域)取出模具钢空冷。由于模具钢冷却过程在单一冷却介质中完成的,称单液淬火法。
2、模具钢双液淬火法
模具钢淬火冷却过程是在两种冷却介质(最常用的是水,油)中配合完成的。使冷却过程较为理想,既在珠光体转变区域快速冷却,在马氏体转变区域缓慢冷却。
具体做法是,将加热到奥氏体化温度的模具钢或零件先淬入高温区快冷的第一种介质中(通常是水或盐水溶液),以抑制过冷奥氏体的珠光体转变,当冷却到00℃。
左右时,迅速取出转入低温区缓冷的第二种介质中(通常为油)。由于马氏体转变在较缓和的冷却条件下进行,可有效地缓解或防止变形和开裂,俗称水淬油冷。
参考资料来源:百度百科-淬火