现代常用热作模具钢的热处理

现代常用热作模具钢的热处理

热作模具钢的热处理
国内常用热作模具钢有热锻模具钢5CrMnMo、5CrNiMo和钨热作模具钢3Cr2W8V等。前者主要处理方法有提尾、退尾两种，传统的工艺为模面装箱
加热。根据我们的经验，要求不高的场合可采用涂料保护，从而避免了装箱的麻烦。3Cr2W8V则可用真空炉处理，采用双室炉时注意提前出油别冷到室温，以防止开裂，采用气淬炉效果一般不错。
现拟简介一些国外热作模具钢的热处理工艺，见表1。其中H13、H21、6G、6172分别类似我国合金工具钢4Cr5MoSiV、3Cr2W8V、5CrMnMo和5CrNiMo注：
① 下限用于小件，上限用于大件。保温时同为1～4h．下限用于小件和小装炉量，上限用于大件和大装炉量(装箱退火时为Ih／25mm箱高或箱)
② 以不超过下列值的速度冷却至425"C。
③装箱加热时每250~'n箱高或箱厚保温l／2h
④ 冷却至370qC
⑤ 冷却至205～175 qC．然后空狰。
⑥ 立即回火。
⑦采用等温退火时．炉冷至 ．保温4h，再炉冷至425~C，然后空冷
热作模具钢和工具钢一样应及时回火。6G和6F2如在回火前冷却到175℃以下则容易开裂，我们的5CrMnMo和5CrNiMo淬火时也要求200 出油。多次回火可使残留奥氏体转变和应力消除较完全，对形状复杂、淬火时不允许冷却到室温的件尤为有益。
近年来H13已成为国内外使用日益广泛的热作模具钢。国外多年来对H13的热处理进行了大量研究，随着汽车等工业和压铸、热挤压等生产的发展，以及真空炉、流态粒子炉的推广使用，这方面的工作仍方兴未艾，我国在这方面也作了不少工作。H13是一种含5％Cr的热作钢，可二次硬化，它具有良好的回火抗力并可在高温下保持较高硬度和强度。它的淬硬层较深，大件气淬可淬硬。H13经热处理强度可超过2090MPa，并具有良好的冲击韧度和良好的热疲劳抗力。H13制造的热作工具可在上下道热作工序间安全地用水冷却。它对热疲劳、腐蚀和磨损的抗力使其成为铝、镁压铸模的首选材料，并可用作其他多种热作模具。
近年来国外压铸模尺寸越来越大，对性能及使用寿命的要求越来越高，对淬火冷却速度与组织性能关系的研究也越来越深入。淬火时碳化物等的析出被认为对H13工具钢的冲击韧度和疲劳寿命有害，为遏止碳化物等析出所需的较快淬火速度，又会在工具中产生较大温度梯度，从而可能引起变形甚至开裂。工具越大，开裂的危险越大。H13工具钢的热处理面临着既要避免碳化物等析出，从而提高韧性和热疲劳抗力，又要减少变形开裂的重要课题。主要解决措施有：采用新型真空炉高压气淬控制冷却分级淬火，采用除硬度外考察淬火冷却速度、冲击韧度和显微组织的新质量标准等。这方面国外出了不少新资料，因篇幅有限不谈了，有兴趣的同志可联系。
下面只简介一个试验结果。曾采用奥氏体化温度1040％进行连续冷却试验。采用最慢冷却速度2—4 ／min时，产生的组织含有若干珠光体和较严重晶界碳化物，这些组织导致较低的室温夏氏v形缺口冲击功3～8J。将冷速提高到1O～31 ／min，可消除珠光体而形成马氏体／贝氏体组织，但仍保留了相当数量的晶界碳化物，此时冲击功为16—20J。采用最快冷速则可大大减少晶界碳化物沉淀，得到近100％ 马氏体基体，其冲击功为24～26J。这一研究清楚表明提高淬火速度可提高冲击韧度。结论是应采用超过9．5 ／win(新资料都取17 ／min)的淬火速度冷却到珠光体曲线鼻子以下以避免得到含珠光体组织，此时可得到含若干晶界碳化物的马氏体／贝氏体组织，冲击功为15～22J。如以高于58 ／min的速度较快地淬火，可得到含较少晶界碳化物的马氏体组织，但冲击韧度提高不大，为23～26J， 由于增加了变形开裂的危险而被认为不可取。

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司
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