全國聯(lián)系熱線：
15366800190?
好品質(zhì)·鼎言造
工模具材料-高頻淬火熱處理
來源:
|
作者:鼎言熱處理
|
發(fā)布時間: 2019-11-04
|
5515 次瀏覽
|
分享到:
工模具是國民經(jīng)濟(jì)各部門重要的工藝裝備,加工工件需要刀具,夾持工件需要夾具,檢驗工件尺寸精度需要量具,工件成形需要模具,機(jī)械各行業(yè)與工模具都息息相關(guān)。材料是基礎(chǔ),沒有好的材料要想造出好的工模具是不可能的;有了好材料,沒有精湛的熱處理技術(shù),同樣生產(chǎn)不出高質(zhì)量、長壽命的工模具。高頻淬火加工
(1)刀具材料人類歷史上最早使用的金屬刀具應(yīng)該是銅質(zhì)刀具,早在公元前2700年至公元前1900年我國就出現(xiàn)了黃銅錐和純銅的錐、鉆、刀等。18世紀(jì)后期,隨著蒸汽機(jī)等機(jī)器的出現(xiàn),整體高碳鋼刀具得以應(yīng)用。1898年,美國的泰勒和懷特發(fā)明高速工具鋼(高速鋼)。1923年,德國施勒特爾發(fā)明了硬質(zhì)合金。在當(dāng)時的條件下,碳鋼刀具的切削速度約為5m/mn,高速鋼刀具切削速度約為20~30m/min,并且,被加工件的表面質(zhì)量和尺寸精度也得到了相應(yīng)提高
在20世紀(jì)30年代以后,非金屬材料刀具出現(xiàn)了,德國德古薩公司取得了關(guān)于陶瓷刀具的專利。1957年,美國CE公司壓出立方氮化硼(CBN)單晶粉。人造金剛石(PCD)的研究始于1940年,1954年美國正式宣告研制成功。這些材料發(fā)展很快,以后相繼研制、生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片。我國于20世紀(jì)60年代,研制成功了單晶CBN、PCBN和PCD。由于這類刀具材料具有超常硬度,所以可以加工包括淬硬鋼、硬質(zhì)合金等難加工材料,使刀具實現(xiàn)了切削速度在500m/min以上的高速切削刀具材料的發(fā)展對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著不可估量的作用。在已過去的20世紀(jì)里由于刀具材料的不斷進(jìn)步,使刀具的切削效率提高了150多倍。目前市售的刀具材料主要是高速鋼和硬質(zhì)合金。國內(nèi)市場上,高速鋼刀具產(chǎn)值占據(jù)總量的60%左右,硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)值大約占總量35%;在美國、德國和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家,硬質(zhì)合金刀具要占70%左右。展望未來,刀具材料無疑是硬質(zhì)合金的天下。
(2)量具材料GB/T1299-2014《工模具鋼》中列出6種量具刃具用鋼。量具沒有專門用鋼,根據(jù)情況,可用滲碳鋼、碳素工具鋼、低合金工具鋼、軸承鋼、彈簧鋼及高碳鉻不銹鋼,甚至用高速鋼、硬質(zhì)合金等。
量具是機(jī)械制造中檢驗制品的工具,在選擇量具用鋼和熱處理工藝時,首先要考慮量具的耐磨性、尺寸穩(wěn)定性和可加工性,其次要注意鋼的耐蝕性和熱處理工藝性等。
1)耐磨性。量具的工作面必須有很高的耐磨性才能在長期的使用過程中始終保持很高的精度。一般希望金相組織是在馬氏體基體上分布著均勻細(xì)小的碳化物或合金滲碳體。
2)尺寸穩(wěn)定性。量具在使用和存放過程中應(yīng)保持最小的尺寸變化,因此應(yīng)使組織中殘留奧氏體越少越好,應(yīng)力越小越好。
3)工藝性。良好的工藝性可以保證高的生產(chǎn)率,減少或避免發(fā)生磨削燒傷和磨削裂紋,同時在精研時可以得到理想的表面精糙度。
4)耐蝕性。因為量具在大氣中保存,而且在使用過程中又經(jīng)常要與手汗接觸,所以要求具有較高的耐蝕性。因此,量具除選用不銹鋼制造外,同時又采用鍍鉻等防腐處理。
5)熱處理的變形性。對于形狀復(fù)雜,加工余量小或熱處理后直接研磨的量具,常選用熱處理變形小的鋼種,也可以采取等溫淬火或分級淬火,盡量減少熱處理變形。
6)淬透性。尺寸較大或較厚的量具,應(yīng)選用淬透性高的鋼件,以保證獲得均勻一致的高硬度。
7)對冶金質(zhì)量的要求。由于量具工作面要求有較高的精度和較低的表面粗糙度值,所以當(dāng)鋼中的非金屬夾雜物、碳化物偏析等缺陷暴露在有表面粗糙度要求的表面時,就會給淬火后的研磨帶來困難,并造成量具在使用中生銹。此外,非金屬夾雜物還可能產(chǎn)生區(qū)域性的殘余應(yīng)力分布、碳化物偏析、帶狀組織等,從而導(dǎo)致物理性能和力學(xué)性能的各向異性,在熱處理時就容易引起不均勻的變形。嚴(yán)重的碳化物偏析和帶狀組織也會造成難以清除的殘留奧氏體的不均勻分布,影響尺寸的穩(wěn)定性。因此,量具用鋼對退火組織、殘余碳化物網(wǎng)、非金屬夾雜物都有一定的技術(shù)要求。
對于要求高精度、高耐磨性、尺寸穩(wěn)定、淬火變形小、硬度均勻及尺寸較大的量具,常采用Cr、W、Mn等元素的低合金工具鋼或軸承鋼,如GCp、GCr15、 GCrl5SiMn、CrMn、CrWMn、9Mn2Y等。對于量具零件,可選用T10、T0A等碳素工具鋼,也可以用滲碳鋼或滲氮鋼。對于要求高硬度、高耐蝕性的零件,可能9018MoV和40c13等不銹鋼進(jìn)行滲氮。對要求中等硬度及一定強(qiáng)度及韌性的量具零件,可采用45、65等優(yōu)質(zhì)碳素鋼,彈性零件則采用65Mn彈簧鋼。
上述各項性能要求,應(yīng)根據(jù)量具的不同特點和精度等級予以綜合考慮。此外,還要酌情考慮鋼的過熱敏感性、強(qiáng)度、韌性及熱膨脹系數(shù)等情況,以便合理選擇量具材料和制訂熱處理工藝。
(3)夾具材料機(jī)床及工程上所用的各種夾具,對硬度、強(qiáng)度、韌性、彈性均有嚴(yán)格的要求。所用材料主要有9sCr、65Mn、GCr15、60si2MnA等。
(4)模具材料模具是國民經(jīng)濟(jì)各部門重要的工藝裝備。模具成形具有效率高、質(zhì)量好、節(jié)約原材料、降低成本等許多優(yōu)點。據(jù)統(tǒng)計,飛機(jī)、坦克、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器儀器儀表等產(chǎn)品的60%以上的零件,自行車、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇、空調(diào)、照相機(jī)等產(chǎn)品的85%以上的零件,都要用模具生產(chǎn)。沒有模具就沒有現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展,世界各國都非常重視模具工業(yè)。
影響模具使用壽命的因素有:設(shè)計結(jié)構(gòu)、成形及制造工藝、模具材料的選用、熱處理工藝及表面強(qiáng)化、潤滑及使用維護(hù)等。在模具失效諸多的因素中,由于模具用材不當(dāng)和熱處理過失而引起的失效約占70%。由此可見,正確地選材與制訂合理的熱處理工藝對提高模具的壽命非常重要。
模具材料分類方法有多種,大多數(shù)人習(xí)慣上將其分為四大類:熱作模具材料、冷作模具材料、塑料模具材料、玻璃模具材料,有些模具材料可以制作多種類型的模具。
1)熱作模具材料。GB1299-2014《工模具鋼》列出了22個熱作模具用鋼牌號5 CrMnMo、5 CrNiMo、3C2W8V是傳統(tǒng)的三大熱模具用鋼。5 CrMnMo適用于制作中小型鍛模,5 CrNiMo主要用于制作大中型鍛模,3C2w8V廣泛地用于制作各種金屬的熱擠壓模和銅、鋁合金的壓鑄模。這種鋼的熱穩(wěn)定性高,使用溫度達(dá)650℃,但W系熱作模具鋼的熱導(dǎo)率低,抗冷熱疲勞性差。在20世紀(jì)80年代初引進(jìn)的H3(4C5 Mosin1),有良好的冷熱疲勞性,在使用溫度低于600℃時,可代替3Cm2w8V鋼,模具壽命有了大幅度的提高,現(xiàn)在4C5 Mosin1已得到廣泛的應(yīng)用。
為了適應(yīng)壓力加工新工藝、新設(shè)備對模具鋼在強(qiáng)韌性和熱穩(wěn)定性方面更高的要求,我國研制了不少的熱作模具鋼,如鍛模用鋼:5 CrNiMov、5C2 NiMo VSi、45Cr2 NiMovsi3C2 NiMOWVNi;熱擠壓模具用鋼4Cr3Mo2wvMn、4Cr3Mo2 MnVNbB、3Cr3Mo3W2C3Ma3 NiVNbB、5C4Ma3 SiMnvAl。5 CrNiMo是我國使用最廣的熱鍛模具鋼之一,但在使用中發(fā)現(xiàn)5 CrNiMo的淬透性不能滿足大錘鍛模的需要,截面尺寸大于300m時,心部硬度已不能達(dá)到要求,5 CrNiMo是國外廣泛使用的鍛模用鋼,此鋼的Cr、N、Mo含量均高于國產(chǎn)的5 CrNiMo,并含有少量的V,在400mm×400mm截面上可以完全淬透。
5Cr2 NiMovsi與 5CrNiMo相比,C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.50%-0.60%降為0.46%-0.53%但提高了Cr、Mo的含量,并加了適量的V和S。因此,其淬透性有了很大的提高,經(jīng)過調(diào)質(zhì)后,能使500mm×500mm的截面上取得表里一致的硬度值。時,由于析出了M2C、型碳化物,使鋼有二次硬化效應(yīng),其熱穩(wěn)定性比5 CrNiMo高出150℃以上45c2 NiMoVSi中C和Si稍有降低,適宜制作3t以上的機(jī)械壓力機(jī)鍛模,使用壽命比5 CrNiMo提高0.5~1.5倍。3Cr2 NiMOWVNi具有二次硬化效應(yīng)和比較高的熱穩(wěn)定性,可用于制造500mm×500mm截面的熱鍛模。
H13(4C5 Mosin1)鋼是國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的熱作模具鋼,在模具的使用溫度不超過60℃時,有良好的冷熱疲勞性能,用于制作熱擠壓模和鋁合金壓鑄模,有比較高的使用壽命。但當(dāng)模具的截面超過120mm時,心部韌性明顯下降。3C3Mo3V是國外應(yīng)用較廣的鉬系熱作模具鋼。我國研制的強(qiáng)韌性好、熱穩(wěn)定高的4Cr3Mo2WMn、4Cr3Mo2 MnVNbBC3Ma3w2V、4CBM3 NiVNbB、5C4Mo3 SiMnEL等熱作模具鋼,都是在3C3Mo3V鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
2)冷作模具材料。GB/T1299—2014《工模具鋼》列出了19個冷作模具用鋼牌號及5個軋輥用鋼牌號,目前我國常用的冷作模具鋼仍是以GWMn和Cr12、Cr12Mo、Cr1MoV等為主。 CrWMn有適當(dāng)?shù)拇阃感院湍湍バ?熱處理變形較小,但 CrWMn鍛后需較嚴(yán)格地控制冷速,否則易形成網(wǎng)狀碳化物,導(dǎo)致模具在使用中的崩刃和開裂。Cr12類高碳高鉻鋼有高的耐磨性,但其碳化物偏析較嚴(yán)重,特別在其規(guī)格尺寸較大時,反復(fù)徽拔收效甚微,導(dǎo)致變形的方向性和強(qiáng)韌性的降低。Cr2MolV雖做不少改進(jìn),但并沒有實質(zhì)性的改觀。高速鋼有更高的耐磨性和強(qiáng)度,在模具生產(chǎn)中應(yīng)用越來越多,但韌性不能滿足復(fù)雜、大型和沖擊載荷大的模具的需要。為了改善這類鋼的強(qiáng)韌性,國內(nèi)外開發(fā)了一系列的冷作模具鋼。我們國內(nèi)的就有6 CrNiMnSiMov、7 CrSiMnMov、6 Cr WMo、6Cr4W3Mo2VNb、6W8C4VTi6C5Ma3W2VSii、7CrMo2V2Si、Cr8MoWV3si、9C6W3M2V2等。
6 rNiMnSiMoV淬火變形小于 CrWMn,用于制作易于崩刃斷裂的沖模較好。
7 CrSiMnMoy是火焰淬火鋼,淬火時應(yīng)加熱模具刃口切料面,淬火前模具一般經(jīng)180~200℃×1-1.5h預(yù)熱,再用噴槍加熱至900-1000℃。淬火后硬度一般在60HRC以上,淬硬層深度>1.5mm,變形量只有0.02%-0.05%,硬化層下又有一個高韌性的基體作為襯墊,在工作過程中刃口不易發(fā)生開裂、崩刃現(xiàn)象,表面還有一定的壓應(yīng)力,從而使模具獲得較高的使用壽命。
6 CrWMo是一種高韌性、耐沖擊的冷作模具鋼,經(jīng)900℃淬火和200℃回火后有高的強(qiáng)韌性,特別是沖擊韌性高,主要用于制作耐沖擊的剪切、沖壓、沖孔等使用的模具。
6Cr4W3Mo2VNb屬基體鋼,韌性高,廣泛用于制作冷擠壓、厚板沖壓、冷鐓等使用模具,特別適于難變形材料用的大型復(fù)雜模具。
6C4W3Mo2VNb還可以用于制作鋼鐵材料的溫?zé)釘D壓模具。
6W8Cr4VTi、6Cr5Mo3W2ⅤSi也是基體鋼,使用情況類同于6Cr4W3Mo2VN。
7Cr7M2V2Si的碳和鉻含量比Cr12MoV要低得多,碳化物不均勻性顯著優(yōu)于Cr12MoV。7CrMo2V2si合適的淬火溫度為1100~1150℃,回火溫度為530~550℃。使用7Cr7Mo2V2Si制造的沖模、冷鐓模等都有較高的使用壽命。
Cr8 MoW3Si是一種高耐磨冷作模具,1120℃淬火、580℃三次回火后,有最佳的二次硬化效果,主要用來制作精密、重載和高速的沖模。
9C6W3M2V2由于合金元素與碳的配比適當(dāng),具有高的二次硬化能力,1120~1140℃淬火,540℃二次回火后,硬度可達(dá)64~66HRC,保證了優(yōu)異的耐磨性。用9Cr6W3Mo2V2制作的模具在高速壓力機(jī)上使用和用作多工位的級進(jìn)模的使用壽命比Cr12MoV提高數(shù)倍。
粉末高速鋼的碳化物偏析、強(qiáng)韌性、等向性、可磨削性、熱處理工藝性能等方面都優(yōu)于普通高速鋼,用粉末高速鋼制造的沖模的使用壽命接近于硬質(zhì)合金。
3)塑料模具材料。塑料制品已廣泛應(yīng)用于汽車、家電、化工、儀表、電信、建材、軍工等行業(yè),世界已進(jìn)入了以塑代鋼的新時代。GB/T1299-2014《工模具鋼》列出了21個塑料模具用鋼牌號。為了滿足塑料制品的成型要求,應(yīng)根據(jù)不同模具類型和模具的性能要求,選定不同的塑料模具用鋼牌號。
對于塑料模架和技術(shù)性能要求不高的型腔模具,一般選用50鋼一類的中碳結(jié)構(gòu)鋼制作在正火狀態(tài)使用,硬度為180~220HBW。制作技術(shù)性能要求高和使用壽命長的型腔模具需專用模具鋼。
預(yù)硬型塑料模具鋼3Cr2Mo(P20)采用850-870℃淬火,550-600℃回火,硬度為3035HRC;也有的生產(chǎn)單位將硬度預(yù)硬至28HRC左右,以利于切削加工。
8C2 Mn MOvs和5 CrNiMnMovsca是我國自行研制的易切削預(yù)硬鋼,主要用來制作各種尺寸的印制電路板模、注塑模,特別是大型注塑模。
時效硬化鋼有兩類,即馬氏體時效鋼和低鎳時效鋼。1N3 MnCuAIMo經(jīng)850~900℃固溶處理后,硬度為30~32HRC;經(jīng)490~510℃時效,硬度可達(dá)40~42HRC。2CrNi3MoA經(jīng)880℃淬火,680~700℃回火,硬度為20~25HRC,可進(jìn)行切削加工;再經(jīng)520~540時效,硬度可達(dá)38~42HRC。
40Cr13、95Cr18、05Cr17Ni4Cu4Nb、OCrl6Ni4Cu3Nb(PCR)是我國開發(fā)的耐蝕塑料模具鋼。PCR屬馬氏體沉淀硬化不銹鋼。PCR經(jīng)1050℃淬火后獲得單一的板條馬氏體,硬度為32~35HRC,可進(jìn)行切削加工;再經(jīng)460~480℃時效,硬度為42~44HRC,具有較好的綜合力學(xué)性能和良好的耐蝕性。
冷擠壓制模具有生產(chǎn)率高、模具精度高、表面粗糙度低等優(yōu)點,一些具有復(fù)雜型腔的塑料模具可采用此法制造。國外有專用的鋼種,我國一般用工業(yè)純鐵、20Cr鋼、20鋼、12CrNi3鋼制作。前幾年我國制成一種冷擠壓成形專用鋼0Cr4 NiMoY。這類鋼在冷擠壓成形后,進(jìn)行滲碳、淬火、回火處理,使模具表面保持58~62HRC的高硬度,心部有很高的
韌性。
塑料成型用模具的產(chǎn)值在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家,已在模具工業(yè)總產(chǎn)值中占據(jù)首位。我們應(yīng)重視塑料模具鋼的開發(fā)和應(yīng)用,使我國塑料制品取得更快的發(fā)展
4)玻璃模具材料。玻璃模具將直接影響到玻璃制品的外觀與生產(chǎn)成本。隨著我國輕工業(yè)的飛躍發(fā)展,玻璃成形機(jī)的不斷提高,對模具材料的耐熱性、導(dǎo)熱性及模具壽命提出了很高要求
國內(nèi)外玻璃模具大多采用鑄鐵或鑄造不銹鋼,經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗笤俳?jīng)表面強(qiáng)化。用得比較成熟的材料有HT200及低錫蠕墨鑄鐵等。
(5)其他工具材料其他工具包括五金工具、木工工具、農(nóng)機(jī)具、園林工具及常用的手工工具等。這些工具沒有什么用材標(biāo)準(zhǔn),從現(xiàn)狀分析來看,用材以低合金工具鋼和碳鋼為主,也有些從國外來樣分析,引用相對應(yīng)的國產(chǎn)牌號。
高淬火找常州鼎言高頻淬火熱處理加工廠
返回【首頁】【行業(yè)咨詢】【熱處理產(chǎn)品】【聯(lián)系我們】
掃一掃
加微信
Copyright?2018 常州市鼎言精密五金有限公司 .All Rights Reserved.
我們是一家專業(yè)表面熱處理廠家，主要業(yè)務(wù)有高頻淬
火,中頻淬火,超高頻淬火,高頻釬焊等熱處理業(yè)務(wù)
底部導(dǎo)航
微信添加
產(chǎn)品中心
聯(lián)系我們
友情鏈接：