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1、 o u l d m m 。 I 模 具 热 处 理 影响模具热处理质量的因素及预防措施 日照市技师学院 ( 山东2 7 6 8 2 6 ) 刘招安 一、热处理工艺因素的影响及防止措施 在 热处 理的过 程 中 ，由于热处 理工 艺控 制不 当 ，使工件产生某些缺陷 ，如氧化 、脱碳、过热 、 过烧 、硬度不足、变形与开裂等。对热处理质量影 响很 大，甚至造成工件报废 。其中氧化与脱碳、变 形与开裂是最常见的热处理缺陷。 1 氧化与脱碳 氧化与脱碳是工件在加热时 ，由于加热炉 中介 质控制不好而 出现的缺陷。 钢在氧化介质中加热时 ，会发生氧化而在表面 形成一层F e 2 03 、F e 3
2、04 、F e O。加 热温 度越高 、保 温时 间越长 ，其氧化作用也越强。 钢在某 些含有0 、CO ： 、H 及H 0的介 质中加 热时 ，会使表层含碳量下降 ，这种现象称之为 “ 脱 碳 ”。表层脱碳后 ，内层的碳原子便 向表层扩散 ， 使脱碳层逐渐加深 。加 热时 间越长 ，脱碳层越深 。 氧化与脱碳使模具零件的 质量与使用寿命大大 降低 。如氧化严重可使零件淬火达不到硬度要求。 脱碳后 零件表 层含碳 量 降低 ，使 临界冷 却速度增 大 ，淬火后影响表 层硬度与耐磨性 ，还可以造成工 件表面 质量差 ，从而 降低疲劳极限等 。减少或防止 工件在淬火中氧化与脱碳的措施有 ： ( 1
3、 )正确控制淬火加热温度及保温时间 在保 证奥 氏体化的前提 下，其加热温度要尽可能的低 。 保温 时间要尽可能短 。 ( 2 )采用脱氧 良好的盐浴炉加热如果在以空 气为介质的 电炉中加热 ，应采取保护措施 ，如工件 表面涂上一层保护涂料或 向炉内加入适量木炭、滴 入煤油等进行保护 。 ( 3 )应用可控气氛炉加热根据工件的含碳量 和加 热温 度不 同 ，向炉内送入 可以控制 的保护 气 氛 ，使工件表面不氧化 、脱碳 ，也不渗碳 。 ( 4 )采用真空炉加热它不但能防止氧化与脱 碳 ，还能使工件净化 ，提高性能 。但设备复杂 ，应 用较少 。 2 变形与开裂 淬火 中变形 与开裂主要是淬火
4、 时形成的内应 力 引起的 。形成内应 力的原因主要是热应 力和相变应 力。热应力是 由于工件在加热和冷却时内外温度不 一致 ，使工件截面热胀冷缩先后不一致造成的。相 变应 力是 由于加热时获得奥氏体和冷却时获得马氏 体的比体积不同，以及零件淬火时其转变先后不一 致 ，造成 工件体 积膨胀 不均匀 的结果 。热应 力和 相变应力是不可分割的 ，是淬火 中同时产生 ，因而 变形与开裂是热应 力和相变应 力复合的结果 。当这 种复合应力超过工件材料的屈服强度时，便产生 变 形 ；当超过工件材料 的抗拉强度时 ，便产生开裂。 淬火中的内应力是不可避免的。为了控制和 减 少变形 ，防止开裂 ，一般采取
5、以下措施。 ( 1 )合理 的锻造 工艺合理的锻造工艺可使网 状 、带状及大块 的碳化物 ，呈弥散均匀地分布 ，减 小内应力产生而减小变形与开裂。 ( 2 )合理的预备热处理淬火前预备热处理 ， 如退火与正火等 。这种方法不但可以为淬火作好组 织准备 ，而且还可以消除工件在前面加工 中产生的 内应 力，在淬火 中减小变形与开裂 。 ( 3 )合理 的淬火工艺如正确选用加 热温度与 时间 ，避免奥氏体 晶粒粗大 ；对形状复杂或导热性 差的高合金钢 ，应缓慢多次加热 ，以减4 - , D 热中的 热应 力。工件在炉 中安放要保证受热均匀 ，防止加 热时变形。选择淬火冷却介质和淬火方法要合适 ， 参
6、 磊 热 加 工 热 处 理 w w w镑m e t o wor k2 o 】 n 1 9 50 c o期m 4 1 1_ M ould 咖 蛐 l 模 具 热 处 理 激光热处理在汽车模具制造中的应用 天津汽车模具股份有限公司模具技术研究院 ( 3 0 0 3 0 8 ) 张海涛张忠选王远振 1 激光热处理在汽车模具生产的应用现状 汽车覆盖件模具表面的热处理是汽车模具制造 中的关键工序和 重要技术 ，直接关系到模具的工作 质量和使用寿命 ，同时也很大程度上制约 了模具制 造成本和周期的改善 。目前 ，国内汽车模具表面热 处理仍以火焰淬火 、感应淬火或整体淬火为主 ，存 在淬火后模具表 面变形
7、量大、表面质量差 、工艺 质 量不稳定等 问题 ，加大 了淬火后工件处理难度 ，需 要大量的数控加 工和钳工修磨 ，从而大大提高了加 工成本，降低了模具 质量 。 激光热处理具有局部淬火精确均匀 ，淬火后材 料变形量小 ，以及表面质量变化小等优 点，已经在 材料热处理上得到广泛的推广 ，但 由于汽车模具结 构复杂 ，曲面较多 ，淬火轨迹 多变 ，目前 国内激光 淬火过程中的手动采 点记录后进行简单 编程的方式 ( 即示教模式 )不适用汽车模具生产对效率的极大 要求 ，制约了激光热处理在汽车覆盖件模具制造中 的推广应用，无论从设备的完善 ，软件的配套 ，还 是淬火工艺的合理方面 ，与预期 的使用
8、效果相 比都 存在一定距离 。 我公司根据汽车模具加工特点和所 购激光设备 现状 ，开发出一 一 整套适用于汽车模具制造的激光淬 火 工艺解决方案 ，经过实践验证 ，不仅大大提高 了 激光淬火过程 的 自动化程度和效率 ，而且有效简化 了汽车模具生产流程 ，即取消 r 由于火焰淬火后模 具 变形产生的数控再加工或钳工大量研磨工作 ，并 以减小冷却 中热应力和相变应 力等 ，对减小变形和 的措施如下 ： 防止开裂有着重要的作用。 ( 1 )为防止淬火时应 力集 中 ，应避免零件上 ( 4 )淬火后及时 回火淬火后的工件如不及时 尖角、棱角。一般设计成圆角或倒角。 回火 ，消除淬火应力，对某些形状
9、复杂或 含碳量较 ( 2 )厚薄悬殊的截面 ，在 淬火 过程 中，由于 高 的工件 ，在等待 回火过程 中就会发 生变形 与开 冷却不均匀会引起变形与开裂 。一般对该类零件要 裂 。因此 ，淬火后的工件应及时回火 。 在结构上采取措施 ：如开工艺孔 ，合理安h l 4 L 、槽 ( 5 )采用正确的浸入淬火冷却介质方式工件 位置 ，在厚度大的截面切除不影响结构的材料 等， 浸 入方式 的选择 因工件形状 、尺寸不 同而不 同 ， 使厚度基本均匀，减小变形与开裂。 总之 ，以保证工件各部位尽可能均匀冷却为原则 。 ( 3 )为避免应 力分布不 均而产生变形 ，零件 如杆类工件浸入时 ，应使轴向中
10、心线与液面垂直 ， 尽量采用对称结构以减小变形。 盘 、环类工件应使径 向中心线与液面垂直等 。 ( 4 )对结构上需 要制 成开 口形的零件 ，加工 二、零件结构因素的影响及防止措施 设计模具零件时 ，如果只考虑结构形状适合机 构应用 的需要 ，而 忽视 了零件结构 的热处理 工艺 性 ，会造成零件结构形状不合理而增大 了淬火时变 形与开裂的倾向。一般应遵循的原则及改善工艺性 4 2 世参磊 工 时先加工成封闭结构 。淬火、回火后再切断为开 I= 1 形状 ，以减小变形 。 ( 5 )某些 整体结 构的零件 ，可采 用组 合结构 分 别进行淬火 ，则可以减小变形 ，防止开裂 。 MW( 2 0 1 3 1 1 2 1 )
