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模具鋼材調質缺陷及其解決方法
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2020-06-28 | 196 次瀏覽 | 分享到:
模具鋼材調質缺陷及其解決方法
  模具鋼材調質缺陷及其解決方法
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  根據質量檢驗標準,鋼件在淬火過程中最常見的缺陷是淬火變形、開裂、氧化、脫碳、硬度不足或不均勻、表面腐蝕、過燒、過熱等不合格金相組織。
  
  1.淬火變形和開裂
  
  原因如上所述。對于防止變形和開裂的措施,應根據原因采取措施。這里有一些應該注意的問題。
  
  (1)盡量實現均勻加熱和正確加熱。當工件形狀復雜或橫截面尺寸差異很大時,通常會產生不均勻的加熱和變形。因此,在工件入爐前,應采用石棉繩堵塞或捆綁,以改善不需要硬化和截面突變的孔洞的加熱條件。對于一些容易變形的零件,如薄壁環,可以設計特殊的淬火夾具。這些措施有利于均勻加熱和均勻冷卻。
  
  工件在爐內加熱時,應均勻放置,防止一側受熱,并應平放,以免工件在高溫塑性狀態下因自重而變形。對于細長件和軸類零件,應盡可能采用井式爐或鹽爐的立式懸浮加熱。限制或降低加熱速度可以減小工件橫截面的溫差,使加熱均勻。因此,對于大型鍛模、高速鋼和高合金鋼工件,以及形狀復雜、厚度不均勻、變形要求小的零件,一般采用預熱加熱或限制加熱速度的措施。
  
  合理選擇淬火溫度也是減少或防止變形和開裂的一個重要問題。選擇較低的淬火溫度,減小工件與淬火介質之間的溫差,可以降低淬火冷卻高溫階段的冷卻速度,從而降低淬火冷卻過程中的熱應力。此外,可以防止粗顆粒。這可以防止變形和開裂。
  
  有時,為了調整淬火前后的體積變形,也可以適當提高淬火加熱溫度。例如,一些高碳合金鋼,如CrWMn和Crl2MoV,經常調節加熱溫度和改變馬氏體轉變點來改變殘余奧氏體含量,從而調節零件的體積變形。
  
  (2)正確選擇冷卻方式和冷卻介質的基本原則是:
  
  1.應盡可能采用預冷,即在工件淬火成淬火介質之前,可將直尺緩慢冷卻至d7附近,以減小工件內的溫差;
  
  2.在滿足硬化層深度和硬度要求的前提下,直尺可采用緩冷淬火介質;
  
  3.盡可能將冷卻速度降低到3點鐘彎頭以下;
  
  合理選擇和采用分級或等溫淬火工藝。
  
  (3)正確選擇浸入淬火介質中淬火工件的方式和運行方向的基本原則是:
  
  努力確保淬火過程中最均勻的冷卻;
  
  向阻力最小的方向壓制人們。當大量生產的薄環件、薄板件、凸輪盤和形狀復雜的錐齒輪自由冷卻時,很難保證尺寸精度。因此,可以采用壓力淬火,即,將零件放在特殊的壓模中,然后在施加一定壓力后冷卻(注入油或水)。由于零件的形狀和尺寸受到模具的限制,零件的變形可能被限制在規定的范圍內。
  
  (4)及時正確回火。在生產中,相當多的工件在淬火時不會開裂,但因為淬火后沒有及時回火。這是因為工件中存在的微裂紋在較大淬火應力的作用下熔合和擴展,使微裂紋的尺寸達到斷裂的臨界裂紋尺寸,導致延遲斷裂。實踐證明,不淬火及時回火是防止開裂的有效措施。對于形狀復雜的高碳鋼和高碳合金鋼,淬火后及時回火尤為重要。
  
  工件的變形可以通過矯直來校正,但必須在工件塑性的允許范圍內。有時,在回火和加熱時,可以使用特殊的校正夾具進行校正。有時,體積變形可以通過補充磨削來校正,但這僅限于孔和槽的尺寸減小,外圓增大的情況。淬火體積變形往往是不可避免的。但是,只要通過實驗掌握變形規律,就可以根據其膨脹和收縮在淬火前進行適當的修正,淬火后即可獲得所需的幾何尺寸。工件一旦出現淬火裂紋,就無法修復。
  
  2.硬度不足
  
  淬火工件硬度不足的原因如下:
  
  (1)加熱溫度過低,保溫時間不足。金相組織檢查表明,亞共析鋼中有未溶解的鐵索,工具鋼中有更多未溶解的碳化物。
  
  (2)表面脫碳導致表面硬度不足。磨掉表層后測得的硬度高于表面硬度。
  
  (3)冷卻速度不夠,金相組織沿晶界可見黑色屈氏體。
  
  (4)鋼的淬透性不夠,大斷面未硬化。
  
  (5)采用間斷淬火時,在水中的停留時間太短,或從水中取出后,在空氣中的停留時間太長,然后轉移到油中,由于冷卻不充分或自回火,導致硬度降低。
  
  (6)工具鋼淬火溫度過高,殘余奧氏體量過多,影響硬度。硬度不足時,應分析原因并采取相應措施。當加熱溫度過高或過低導致硬度不足時,除回火、再加熱和淬火缺陷外,還應嚴格管理爐溫測控儀表,并根據計量傳輸系統定期進行校準和填料檢驗。
  
  3.硬度不均勻
  
  也就是說,工件淬火后有軟點,淬火軟點的原因如下:
  
  (1)工件表面的氧化皮和污垢;
  
  (2)淬火介質中有雜質,如水中的油,淬火后會產生軟點;
  
  (3)當工件在淬火介質中冷卻時,冷卻介質的攪拌不夠,工件的凹槽和大截面中形成的氣泡沒有及時被驅除,產生軟點;
  
  (4)滲碳件表面碳濃度不均勻,淬火后硬度不均勻;
  
  (5)淬火前,原組織不均勻,如碳化物偏析嚴重,或原組織粗大,鐵索體呈大塊分布。對于前三種情況,可以在適當的冷卻介質和冷卻方式下進行一次回火、再加熱和淬火。對于后兩種情況,如果淬火后不進行處理,一旦出現缺陷,就很難補救。為了消除碳化物的偏析或粗化,可以采用不同方向的鍛造來改變其分布和形態。粗結構可以再次退火或標準化,以細化和均勻化該結構。
  
  4.組織缺陷
  
  根據使用條件,有些零件不僅要求一定的硬度,而且對金相組織也有一定的要求,例如,中碳或中碳合金鋼淬火后的馬氏體尺寸可根據標準圖集進行評定。馬氏體尺寸過大,表明淬火溫度過高,這稱為過熱組織。也有關于自由鐵電纜體數量的規定,過多表示加熱不足或淬火和冷卻速度不足。其它如工具鋼和高速鋼也規定了奧氏體晶粒度、殘余奧氏體量、碳化物數量和分布等。還應根據具體的淬火條件分析這些結構缺陷的原因,并采取相應的預防和補救措施。然而,應該注意的是,一些結構缺陷與淬火前的原始結構有關。例如,產生粗馬氏體不僅是因為淬火溫度太高,還因為淬火前熱加工留下的過熱組織是遺傳的。因此,淬火前應采用退火等方法消除過熱組織。
  
  (二)回火缺陷及解決方案
  
  常見的回火缺陷包括硬度過高或過低、硬度不均勻、回火引起的變形和脆性等?;鼗鹩捕冗^高、過低或不均勻,主要是由于回火溫度過低或過高或爐溫不均勻造成的?;鼗鸷笥捕冗^高也可能是因為回火時間太短。顯然,這些問題可以通過調節回火溫度來控制。硬度不均勻的原因可能是9S,這是由于一次裝爐量過大或加熱爐選擇不當造成的。如果在氣體介質爐中進行回火,爐內應有空氣循環風機,否則爐內溫度不能均勻。
  
  回火后工件的變形通常是由回火前工件的不平衡內應力、應力松弛或回火過程中的應力再分布引起的。避免回火后變形,或使用多次矯直和加熱,或使用壓力機回火。高速鋼表面脫碳后,回火時可能形成網狀裂紋,因為表面脫碳后馬氏體的比容降低,導致多向拉應力和網狀裂紋。另外,在回火高碳鋼零件時,如果加熱過快,表面會先被回火,比容會降低,導致多向拉應力,導致網狀裂紋?;鼗鸷蟮拇嘈灾饕怯捎诨鼗饻囟炔划敾蚧鼗鸷罄鋮s速度不足造成的(二級回火脆性)。因此,為防止脆性,應正確選擇回火溫度和冷卻方式。一旦發生回火脆性,第一種回火脆性只能通過再加熱淬火,然后通過溫度回火;第二種回火脆性可以通過再加熱回火并在回火后加速冷卻速度來消除。
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