模具钢用水淬火剂的热处理工艺

根据模具工作条件的不同，模具钢有冷作模具钢和热作模具钢之分。 1．冷作模具钢 冷作模具钢用于制造冷冲模和冷挤压模等，工作温度大都接近室温，不超过200-300℃。 （1）工作条件与性能要求：用于冷态下变形加工材料的模具，如冷冲、冷镦、冷轧和拉丝模等。被加工的金属在模具中产生很大的塑性变形，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击载荷和摩擦，甚至有较大的应力集中，主要失效形式是磨损，也常出现崩刃、断裂和变形等失效现象。因此，冷模具钢需水淬火剂淬火应具有以下基本性能：①高硬度、高耐磨性：一般为58～62HRC，较刃具钢需要更高的耐磨性。②足够的强韧性：以保证尺寸的精度并防止崩刃。③良好的水淬火剂热处理工艺性能：淬透性高，水淬火剂热处理变形应尽可能小。 （2）成分特点：①高碳：碳质量分数多在1.0%以上，个别甚至达到2.0%，以保证高的硬度和高耐磨性。②合金元素：加入Cr、Mo、W、V，形成难熔碳化物，提高耐磨性，尤其是Cr。典型钢种是Cr12型钢，铬的含量高达12%。铬与碳形成M，C。型碳化物，能极大提高钢的耐磨性，铬还显著提高钢的淬透性。 （3）常用冷模钢：①9Mn2V、9SiCr、CrWMn：份格便宜，加工性能好，能基本上满足模具的工作要求。缺点是淬透性差，水淬火剂热处理变形大，耐磨性较差，使用寿命较低。尺寸较小，形状简单且工作负荷不太大的模具，要求不高的冷模具用低合金刃具钢制造。②Cr12大型冷模具用钢：高碳高铬钢，淬透性好，水淬火剂淬火变形小，耐磨性好，可用于制作负荷大、尺寸大、形状复杂的模具，如冷冲、挤压、滚丝和剪裁模等。除此之外，高速钢由于其优异的工艺和使用性能，也是很好的高档冷作模具用钢。除此之外，高速钢由于其优异的工艺和使用性能，也是很好的高档冷作模具用钢。 （4）水淬火剂热处理特点：Cr12型钢的水淬火剂热处理包括预备水淬火剂热处理的球化退火，目的是消除应力，降低硬度以便于切削加工。退火组织为球状珠光体十均匀分布碳化物，硬度为207-255HBS;最终水淬火剂热处理一般采用淬火950-1000℃+低温150-180℃回火，组织为M叫+弥散粒状碳化物十少量Ar，硬度可达61-64HRC。 2．热作模具用钢 热作模具钢用于制造各种热锻模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600℃以上。 （1）工作条件与性能要求：热模具在反复受热和冷却的条件下进行工作的，承受很大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环所引起的不均匀热应变和热应力以及高温氧化，出现崩裂、塌陷、磨损、龟裂等失效形式，因此比冷作模具有更高要求。①综合力学性能好：高的耐磨性和足够的韧性。②良好的高温性能：高的热硬性、高的抗氧化性能、高的热强性，以及高的热疲劳抗力以防止龟裂破坏。③水淬火剂淬透性高：热模具一般较大，所以还要求热模具钢有高的淬透性。④导热性好：减少热应力并避免型腔表面温度过高。 （2）成分特点：①中碳：热模钢的含碳量取中碳范围(0.50%-0.60%)，对于压铸模为0.30%。这一含碳量可保证水淬火剂淬火后酌硬度，同时还有较好的韧性指标。②主加元素：Cr、Ni、Mn、Si等，提高淬透性使模具表里的硬度趋于一致，提高回火稳定性并有固溶强化作用。③其他元素：加入Mo、W、V等形成碳化物，产生二次硬化，提高了水淬火剂材料的耐磨性。Mo还能防止第二类回火脆性，提高高温强度和回火稳定性。 （3）常用热模钢：5CrMnMo、5CrNiMo（在截面尺寸较大时使用）：对韧性要求高而热硬性要求不太高的热锻模。3Cr2W8V、4Cr5MoVSi：热强性更好的大型锻压模或压铸模。 （4）水淬火剂热处理特点：热模钢必须经过反复锻造使碳化物均匀分布，锻造后的预备水淬火剂热处理一般是完全退火，其目的是消除锻造应力、降低硬度，以便于切削加工。最终水淬火剂热处理根据其用途有所不同：热锻造是水淬火剂淬火后模面中温回火、模尾高温回火。压铸模是水淬火剂淬火后在略高于二次硬化峰值的温度（600℃左右）多次回火，以保证热硬性，组织为回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体，与高速钢类似。 本文参考《金属工艺基础与实践》一书。 相关链接 2023年安徽黄山团建圆满结束

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