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模具的强韧化及表面强化处理工艺-【新闻】网络交换机

发布时间:2021-04-20 12:44:59 阅读: 来源:贺卡厂家

模具的强韧化及表面强化处理工艺

随着工业自动化程度的提高,用模具成型的产品愈来愈多。目前在我国的许多企 业中,模具的使用寿命还比较低,仅相当于国外的2/3或2/5。据统计,由于模具寿命低而造成浪费,以及对产品质量影响所带来的损失,每年达数十亿人民币。实践证明,在模具设计和制造过程中,若能选用恰当的钢材,确定合理的热处理工艺,妥善安排工艺路线, 对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使 用寿命都将起到重大的作用。今后对模具的要求更严格,为了使之寿命更长,对强韧化处理 、表面处理的期待将愈来愈高。 模具使用寿命与许多因素有关,各种因素在模具失效中所占比例是:

热处理占52.2%;

原材料占27.8%;

使用占22%;

机械、电加工占8.9%;

锻造占7.8%;

设计占3.3%。

实际使用表明,在模具的全部失效中,由于热处理不当所引起失效居首位。

一、模具强韧化工艺

鉴于模具苛刻的工作环境,为提高模具使用寿命,我们要求模具具有优良的整体 强韧化性能。此外,还要求模具具有优异的型腔表面性能,在这种情况下出现了对模具整体 强韧化的基础上再对其表面进行强化的各种处理。

我们知道,在一般工艺条件下,往往强度与韧性之间存在着制约关系,材料强度增加,通常 总伴随着材料韧性的降低 。要求高强度的同时,又要求材料有较高的韧性,常常是很困难 的。但是采取强韧化处理的措施,却能使钢的强度和韧性都能得到提高。多次冲击抗力的理 论认为在同一强度水平下,随着冲击韧性增加,多次冲击抗力提高,也就是破断次数N增加 ;强度水平越高,冲韧性对多次冲击抗力所起的作用就越大。因此,在含碳量较高的模具钢 中,采用强韧化处理,在保证模具主强度的条件下,适当提高冲击韧性,使强度和韧性得到 最佳配合,必然有利于进一步提高多次冲击抗力。

强韧化处理多种多样 ,但归结起来却基本上都是通过下列途径来取得强韧化效果的:充分利用板条马氏体和下贝体组织形态,尽量减少片状马氏体;细化钢的奥氏体晶粒和过剩碳化 物,获得马氏体与具有良好塑性的第二相的复合组织;形变热处理。

2、热作模具钢高温淬火和高温回火:热作模具钢5CrMnMo采用852℃淬火,淬火时马氏体 形态以片状为主,如把淬火温度提高到922℃,使奥氏体充分均匀化,消除富碳微区,淬火 后可得板条状马氏体,从而提高了钢的回火稳定性,冲击韧性和断裂韧性,可延长模具寿命。

2、高温快速短时加热:于高碳钢模具在快速加热条件下,奥氏体化不均匀,组织中保留未 溶碳化物,奥氏体晶粒细小,并使奥氏体中固溶碳和合金元素量减少,提高了Ms点,有利于 板条马氏体的形成,短时加热溶于奥体中的碳量可减少到2.6%以下,阻上了富碳区的形成, 减少了片状马氏体量,提高了韧性,可使模具得到较高强韧性。

3、高碳高合金钢的低温淬火:采用低温淬火时,奥氏体中碳和合金元素溶解度减少,Ms点 提高,可获得较多的板条状马氏体,且奥氏体晶粒细小,在保证高硬度前提下具有较好韧性和强度,提高多 冲抗力,从而有效提高了模具寿命。

4、形变热处理是把钢的强化与相变强化结合起来的一种强韧化工艺。形变热处理的强韧化 本质在于获得细小的奥氏体晶粒、细化马氏体增加了马氏体中位错密度,并形成胞状亚结构 ,同时促进碳化物的弥散硬化作用。

二、模具表面强化处理工艺

模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、电火花表面强化法、渗硼法 、TD法、PVD法、饺硬铬法、激光表面强化法、堆焊法等离子喷涂法等等。

2、气体氮化时,氨在氮化温度分解后产生活性氮原子为金属表面 吸收渗入钢中,并且不断自表面向内扩散,形成氮化层,经氮化处理后,表面硬度可达HV952-2222,并能使模具具有很高的红硬性和高的疲劳强度,并提高了模具表面光洁度和抗咬合能力。

2、离子氮化法是将待处理的模具放在真空容器中,充以一 定 的压力的含氮气体然后以被处理模具作阴极,以真空容器的罩壁作为 阳极,在阴阳极之间加上422-622伏的直流电压,阴阳极间便产生辉光放电,容器里的气体 被电离,在空间产生大量的电子与离子。在电场的作用下,正离子冲向阴极,以很高速度轰 击模具表面,将模具加热。高能正离子冲入模具表面,获得电子,变成氮原子被模具表面吸 收,并向内扩散形成氮化层,离子氮化可提高模具耐磨性和疲劳强度。

3、电火花

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