以上介绍了热处理的基本内容。下面,我们将分阶段解释各种钢种热处理的实际过程。在实际的加热和冷却方法中,不同的钢种群会有所不同。
三、高合金工具钢
⑴冷作模具钢
冷作模具钢SKD11和DC53等淬火曲线如图3-1所示。800通常低于转换点℃预热,使模具内外温度均匀。如有加热变形问题,可降低600℃第一次预热左右。淬火温度为1030℃,模具心达到这个温度后,保温20-40min即可。
图3-1 冷作模具钢淬火曲线
冷模具钢含铬量高,淬透性好,冷却方式为空冷或真空炉空冷。冷却时,为了减少变形,应均匀冷却,避免单向风冷,如悬挂时不断改变方向。冷却大型模具时,可放置在转盘上,更加注意冷却的均匀性。对于复杂或大型模具,也可采用500种方,以防止冷却过程中氧化℃左右的盐浴中进行分级淬火,或者油冷到500℃取出空冷等方法。
高合金冷作模具钢的回火曲线如图3-2所示。KSD11钢既能保持60-61HRC硬度高,韧性上升区180℃低温回火左右。相比之下,8Cr在模具钢中DC53.即使低温回火相同,在相同硬度条件下韧性也要高得多,因此也可用于低温回火。当要求其硬度达到比例时SKD11钢高的62-63HRC,当需要高韧性时,建议高温回火。但残留奥氏体的分解温度为500℃在这个温度区域左右会出现韧性低谷,所以超过这个韧性低谷最好出现韧性回复的520-540。℃回火是合适的。对于高合金冷模具钢,高温回火会导致残留奥氏体分解成马氏体。为了回火马氏体,必须进行第二次回火。
图3-2 高合金冷作模具钢的回火曲线
⑵热作模具钢
SKD61等热模具钢的淬火方法与冷模具钢相同,冷却时基本采用空冷,淬火性好。然而,大型模具,如压铸模具,只有空冷才会发生贝氏体变化,因此采用了各种冷却方法来避免。此外,当上部温度区域冷却缓慢时,虽然沿原奥氏体晶体边界沉淀的碳化物对韧性影响不大,但也是韧性下降的原因之一。为了保证良好的韧性,最好采用快速冷却,但同时存在较大的变形问题。因此,开发和应用了各种淬火方法,既能保证韧性,又能抑制变形。
早前北美压铸协会推荐的真空淬火曲线如图3-3所示。这种真空淬火方式也是其中的一种方法。这是一种分级淬火类型的热处理方式,也称作等温淬火,是将模具冷却后在480℃左右保温,内外温差缩小后再快速冷却。根据相关数据,韧性下温区的冷却速度约为5℃/min。
图3-3 真空淬火曲线由北美压铸协会推荐
热作模具钢的硬度为40-50HRC,基本上需要高温回火,并根据使用硬度设定回火温度,至少重复两次。第二次回火的目的是回火残留奥氏体转化的马氏体。