模具钢热处理缺陷的原因及处理

一、淬裂

1. 形状效应。主要是设计因素造成的,如圆角R过小、孔穴位置设置不当,截面过渡不好。

2. 过热(过烧)。主要是由控温不准或跑温、工艺设置温度过高、炉温不均等因素造成,预防措施包括:检修、校对控温系统、修正工艺温度、在工件与炉底板间加垫铁等。

   

3. 脱碳。主要由过热(或过烧)、空气炉无保护加热、机加余量小、锻造或预备热处理残留脱碳层等因素造成,预防措施为:可控气氛加热,盐浴加热,真空炉、箱式炉采用装箱保护或使用防氧化涂料;机加工余量加大2-3mm。

4. 冷却不当。主要是冷却剂选择不当或过冷造成,应当掌握淬火介质冷却特性或回火处理。

5. 原材料组织不良。如碳化物偏析严重,锻造质量差,预备热处理方法不当等,预防措施是:采用正确的锻造工艺和合理的预备热处理制度。

二、硬度不足

1. 淬火温度过低。主要是由于工艺设置温度不当、控温系统误差、装炉或进入冷却槽方法不当等原因造成,应该修正工艺温度,检修校核控温系统,装炉时,工件间隔合理摆放均匀,分散入槽,禁止堆积或成捆入槽冷却。

2. 淬火温度过高。这是由工艺设置温度不当或控温系统误差造成,应当修正工艺温度,检修校核控温系统。

3. 过回火。这是由回火温度设置过高、控温系统故障误差或炉温过高时入炉造成,应当修正工艺温度,检修校核控温系统,不高于设置炉温装入。

4. 冷却不当。原因是预冷时间过长,冷却介质选择不当,淬火介质温度渐高而冷却性能下降,搅拌不良或出槽温度过高等。措施:出炉、入槽等要快;掌握淬火介质冷却特性;油温60-80℃,水温30℃以下,当淬火量大而使冷却介质升温时,应添加冷却淬火介质或改用其它冷却槽冷却;加强冷却剂的搅拌;在Ms+50℃时取出。

5. 脱碳。这是由原材料残留脱碳层或淬火加热时造成,预防措施为可控气氛加热,盐浴加热,真空炉、箱式炉采用装箱保护或使用防氧化涂料;机加工余量加大2-3mm。

三、变形超差

在机械制造中,热处理的淬火变形是绝对的,而不变形才是相对的。换句话说,只是一个变形大小的问题。这主要是由于热处理过程中马氏体相变具有表面浮凸效应。

预防热处理变形是一项非常困难的工作,在许多情况下,不得不依靠经验加以解决。这是因为,不仅钢种和模具形状对热处理变形有影响,不当的碳化物分布状态及锻造和热处理方法同样会引起或加剧,而且在热处理诸多条件中,只要某一条件发生变化,钢件的变形程度就会有很大变化。

四、脱碳

脱碳是由于钢件在加热或保温时,因周围气氛的作用,使表面层部分的碳全部或部分丧失的现象和反应。钢件的脱碳不仅会造成硬度不足、淬裂和热处理变形及化学热处理缺陷,而且对疲劳强度、耐磨性及模具性能也有很大影响。

五、放电加工引起的裂纹

在模具制造中,采用放电加工(电脉冲及线切割)是越来越普遍采用的加工方法,但随着放电加工的广泛应用,其引起的缺陷也相应增多。

由于放电加工是借助于放电所产生的高温而使模具表面熔化的加工方法,因此,在其加工表面形成白色的放电加工变质层,并产生800MPa左右的拉应力,这样,在模具的电加工过程中常出现变形或裂纹等缺陷。

六、韧性不足

韧性不足的原因可能是淬火温度过高,且保温时间过长引起晶粒粗化造成的,或由于没有避开回火脆性区进行回火。

七、磨削裂纹

当工件内有大量的残留奥氏体时,在磨削热的作用下,发生回火转变,从而产生组织应力,导致工件开裂。其预防措施是:淬火后进行深冷处理或多次重复回火(模具回火一般为2-3次,即使是冷加工用低合金工具钢,也是如此),最大限度地降低残留奥氏体量。