淬火后为什么高合金(模具钢)不能立即清洗?
淬火过程中钢的开始变化点Ms和转变终点Mf,转换点高于室温,低于室温。高合金模具钢Cr12型的Mf点在-70℃以下是中合金热作模具钢H13的Mf点在215℃,由于高合金模具钢多为高淬火钢种,淬火后的应力状态组织应力分布,即表面为拉应力,心脏为压应力。Mf如果室温以下的钢种立即清洗,冷奥氏体变冷奥氏体,增加组织应力,容易形成淬火开裂。
高于室温的Mf由于冷却工件的内部温度不易预测,仅基于工件的表面温度,容易形成误判,工件在浸泡热清洗操作时可能会开裂。所以大于5kg一般情况下,上述合金模具钢不应在淬火和第一次回火之间进行清洗工艺。对于小件10mm)由于工件心部温差小,组织应力相对较小,工件冷却到室温后可清洗热水。
Cr12型钢的级差4-5淬火或磨削时容易开裂。为什么?
答:Cr12型钢属于莱氏体钢,铸态组织中有共晶碳化物,轧制后。虽然共晶碳化物被破碎,但碳化物在钢的横截面上分布非常不均匀,特别是大于?40mm这一点尤其严重。
在工厂锻造改造中,共晶碳化物一般只能降低1~2级,降低3级相当困难。锻造后,模具材料表面附近的共晶碳化物水平低于心脏的共晶碳化物。即使共晶碳化物的最高水平符合尺寸要求,当模具技术标准要求硬度时≥59HRC,如果模具内表面附近和心脏的共晶碳化物级差在4-5淬火过程或线切割过程容易开裂。
2. Cr12MoV钢热处理工艺有多少种?
答:Cr12MoV通过不同的加热温度(980~1100℃)淬火,在较大范围内改变马氏体转变点Ms,淬火后残留的奥氏体含量也发生了很大的变化。回火是二次回火硬化。硬化峰值前的回火硬度也能满足使用要求,因此回火温度范围也发生了很大变化。
Cr12MoV钢热处理工艺有:
1)退火:
⑴Cr12MoV锻造余热处理:坯料按工艺合理锻造后, 在最终锻造温度下900℃ 稍作停留,立即淬火冷却,油冷或风扇吹冷,注:工件内外温度达到200~300℃左右,转人750℃高温回火,保温2~4h后炉冷或空冷取代了通常的球形退火工艺,节约了能源,缩短了生产周期。同时,细化晶粒和碳化物的棱角变圆,粒度小,提高了模具的韧性和使用寿命。
⑵球化退火:
一般采用等温球化退火工艺,加热温度850~870℃,保温2~后透热4h,等温720~740℃,保温3~4h,炉冷至500℃退火硬度为207~255HBS。
⑶预调质处理工艺
在高合金钢中,预调质处理温度可低于模具最终热处理温度10~300℃。回火温度720~750℃高温回火,保温2~4h后炉冷或空冷,处理后可进行精加工。回火处理应充分,也可采用两次回火处理。
1)淬火、回火类型:
(1) 低淬低回工艺:
加热温度950~1020℃油冷淬火,回火温度180~200℃,此工艺硬度可达58~62HRC,不适用于需要线切割的工件。磨削过程中的磨削进刀量必须≤0.02mm,否则,磨削裂纹很容易形成。
(2) 中淬中回工艺:
加热温度1030℃油冷淬火,回火温度400~520℃, 硬度控制在≤59HRC,特别适用于线切割或大磨削量的工件。
(3) 高淬高回工艺:
加热温度1050~1080℃油冷淬火,回火温度500~520℃。
2)淬火、回火工艺选择:
⑴Cr12MoV分级淬火-减少变形,防止开裂;
采用加热温度1020℃,保温后放入260~280℃ 硝盐炉分为3~10分,转入温度为Ms—(10~20)℃在硝盐炉中停留5~10 后空冷。或直接淬火到160~180℃5~10 min后空冷。
空冷到120℃左右转入回火过程。
⑵Cr12MoV等温淬火-增加强韧性;
采用加热温度1020℃,保温后放入Ms—(10~20)℃硝盐炉均温3~10min,转入260~280℃ 保温 2~3h空冷后到120℃左右转入回火过程。
⑶Cr12MoV 钢冷却淬火-减少淬火变形
Cr12MoV钢制压胶木粉的成型模具形状复杂,尺寸变形严格,韧性一定,但硬度一般为45~50HRC。采用1020℃加热淬火时,必须在高温下回火,使变形难以控制。现在一些工厂使用它880℃加热后,油冷至150~200℃ 立即转入300℃等温3~4h,200℃回火。这种处理模具变形小,韧性好,硬度高48HRC左右。缺陷是热处理组织中存在少量屈氏体。
⑷Cr12MoV选择钢回火温度
1020~1050℃,高硬度要求180~200℃回火;400~420℃ 回火。淬火冷却变形,采用480℃ 回火可收缩少量尺寸;使用510℃ 回火可以增加少量尺寸。
⑸模具深冷处理-提高耐磨性,提高尺寸稳定性。
将淬火后的模具放入液氮中1~2h深冷处理后再回火,也可回火后进行深冷处理。Cr12MoV经深冷处理后,模具的硬度为1~2HRC量的提高。
3)Cr12MoV模具线切割后变质层的补偿:
淬火和回火的模具经线切割后表面有0.05毫米左右的变质层,最外层0.01mm内有许多微裂纹,熔淬层和热影响区硬度较低52~55 HRC左右,解决办法是用座标磨床磨削。也可研磨出微裂纹后,用真空脉冲渗氮来弥补,提高硬度。
3. 5CrMnMo和5CrNiMo淬火后有多少马氏体层?
答:5CrMnMo和5CrNiMo传统的钢热处理工艺:500~600 淬火预热温度℃,加热系数a=0.8~1.0min/mm淬火加热温度为830~850℃ 或840~860℃,空气炉加热系数a=0.8~1.0min/mm,盐浴炉加热系数a=0.5~0.6min/mm,淬火介质选用油;锻模油冷却后的出油温度一般为150~250℃,回火时先在300~350℃在温度下停止绝缘可以防止新的热应力导致锻模裂纹。
回火温度:5CrMnMo,34~39HRC,500~520℃;39~44HRC,480~500℃;42~47HRC,460~480℃。5CrNiMo,34~39HRC,500~520℃;39~44HRC,480~500℃;42~47HRC,460~480℃。
900~920℃或者更高的温度,目的是在淬火后试图获得条状马氏体组织,以提高钢的强度和韧性,但实际上效果不大。5CrMnMo和5CrNiMo钢在油中淬火,除小锻模外,尺寸大于350mm×400mm×300mm大多数锻造模具,大多数截面区域不可能获得马氏体组织,主要是上贝氏体+下贝氏体和少量马氏体组织,心脏是索氏体+上贝氏体组织。
5CrMnMo钢500mm×700mm×400mm硬度变化曲线如图所示7-3所示。
硬度变化曲线为50~53 HRC纯马氏体只有2~3mm,能满足一般热锻模硬度要求39~41HRC淬透深度仅为25~35mm。实验表明,在生产实践中,提高淬火加热温度,使锻模在淬火后获得板条马氏体组织的方法并不理想。相反,淬火加热温度的提高会增加锻模淬火的变形量和淬火裂纹的敏感性。
4. LD钢热处理工艺规范和注意点是什么?
答:LD高韧性冷作模具钢(7Cr7Mo3V2Si)属于过分析钢,适用于制造冷挤压、冷头、冷冲压模具,承受高负荷。其主要化学成分:0.7%~0.8%C,≤0.5%Mn,0.7%~1.2%Si,6.5%~7.0%Cr,2.0%~2.5%Mo,1.7%~2.2%V,P≤0.03%、S≤0.03%。
常用临界温度:Ac1=856℃,Ac3=915℃,Ar3=806℃,Ar1=720℃,Ms=105℃。
热处理工艺规范:
锻造与退火:
1120~1130℃,始锻温度≈1100℃,终锻温度≥850 ℃,运动后需要缓冷或坑冷。尺寸小于50mm工件可直接备料投入使用,无需锻造。
锻后退火有两种方法:
①一般退火工艺:850~870℃,保温2~后透热4h,随后炉冷<500℃出炉。退后硬度在210~240HB。
②等温球化退火工艺: 850~870℃,保温2~后透热3h,炉冷至730~750℃保温5~6h,然后炉冷,再冷500℃出炉。退为220~250HB。
(2)淬火回火工艺:
850℃预热,保温系数a=0.8~1.0min/mm奥氏体化加热温度为1100~1150℃,保温系数a= 20~25 "/mm,淬油,根据硬度要求和表7-2选择回火温度,回火2~3次,空冷。
表7-1 淬火温度和硬度对照表
淬火加热温度(℃)
1050
1100
1150
1210
残余奥氏体含量(%)
14
33
35
34
淬火后硬度HRC
57
60
61
60
晶粒度(等级)
12~11
11~10
10~9
8~7
表7-2 对照不同的回火温度和硬度
淬火温度(℃)
1100
回火温度(℃)
400
490
510
530
550
570
590
610
硬度HRC
58.6
61.1
62.2
62.3
61.1
59.7
58.3
56.8
淬火温度(℃)
1150
回火温度(℃)
400
490
510
530
550
570
590
610
硬度HRC
60.3
62.2
62.9
63.1
62.1
60.7
58.5
58.2
(3)热处理淬火回火工艺注意事项:
①热处理的加热温度为1100~1150℃,加热保温时间长,加热系数达到0.3~0.45min/mm。
②由于Ms点相对较低,淬火后的冷却必须充分,一般需要在回火前冷却到室温,回火二次硬化峰值在520℃附近,在520~560℃一般不高于回火62HRC。
③为了提高工件的硬度,淬火后需要冷处理,然后回火61HRC以上,冷前不能回火,否则硬度难以提高。
END