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模具钢常见问题及解决方案

发布时间:2020-08-06 10:01:25    浏览次数:

  

   1.模具钢中反常组织是什么原因引起的?

  

   答:反常组织工件在奥氏体化加热后缓慢冷却,在冷却组织中出现晶界网状碳化物和包围这个网状碳化物的铁素体组织。在热作模具钢3Cr2W8、H13中在锻造之后采用停锻时的温度时没有采用正确的冷却工艺,应该首先快冷到700℃以下,再进行退火处理,反而是采用(Ar1~Acm温度范围)进行余热退火处理。由于锻造温度加热温度过高,高温奥氏体化加热充分,合金碳化物溶解完全,在紧接着的余热退火保温过程中,奥氏体中合金碳化物析出,析出的碳化物在晶界聚集长大,形成网状碳化物,并造成碳化物与晶粒之间形成贫合金、贫碳的铁素体带,即反常组织。碳化物形式有M2C、M23C6。

  

   热作模具钢的碳含量3Cr2W8、H13分别在0.30%~0.40%,0.32%~0.4%,形成的碳化物细小,不容易检查。往往容易忽略。加上市场价格的竞争,往往不会采用高温正火等工序来消除,这种组织就遗传给最终热处理。

  

   碳化物M23C6在900℃以上开始溶解,1100℃基本溶解完全固溶于奥氏体中,M2C只能在1150~1200℃的温度部分溶解于奥氏体中,热处理淬火后网状碳化物遗留下来,同时使淬火硬度也会降低。具有这种组织模具的使用寿命很低,一般以早期开裂为主,开裂形式是碎裂成多块。

  

   2. 模具钢能否使用保护气氛加热进行热处理?

  

   答:模具钢中有高碳类、中碳类,热处理加热温度有中温和高温。目前采用热处理的炉型主要有中、高温箱式电阻炉、盐浴炉、真空炉。很少采用少无氧化的保护气氛炉做模具钢的热处理。一方面是加热元件和耐热钢合金的寿命短,另一方面是保护气体的选用问题。

  

   例如:5CrMnMo等中温加热处理的模具采用箱式炉(或室式炉)进行淬火加热,为了避免氧化、脱碳,一般采用装箱加热,使用木炭或旧渗碳剂填充保护。这样可能造成模具表面渗碳。渗碳除了掩盖了模具本身的真实硬度外,主要缺陷还是极容易产生表面热疲劳裂纹,异致早期脆裂或寿命降低,生产实践中这种情况相当普遍,一些锻型模具的热疲劳裂纹,实际就是由于渗碳而引起。

  

   在实际生产中可以采用甲醇滴注式气体作为保护气体来处理中碳合金钢模具,例如:H13、H11、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo等,热处理奥氏体化加热时间在4~6h时,脱碳层小于0.6mm。使用甲醇气体时注意在720℃以下温度不要通入,防止引起炉内气体爆炸。甲醇气体的通入量从排除废气的火苗高度来判别,一般在100~200mm就可以了

模具钢常见问题及解决方案
。过小的通入量,气氛的还原性不够,虽然出炉的工件不会氧化,但是会增加脱碳深度。

  

   对模具钢进行氮基气氛保护淬火试验时,发现1100℃ 以上加热时,碳势控制不稳,甚至出现碳势急剧下降现象。因此氮基气氛热处理使用温度应控制在1050℃以下为宜。

  

   至于高碳合金模具钢,例如Cr12型 冷作模具钢的保护气氛,仍然可以选用甲醇气体。

  

   3. 模具钢尺寸在≥200mm时,如何确定其回火时间?

  

   答:大多资料推荐回火2h或没有说明回火时间,推荐的保温时间在生产实践中应该做比较的的修正,资料中的数据应该是指模具表面以及心不均到温后的保温时间,如果按照在仪表到温时即开始计算时间,对于大型模具如果保温2h显然是不够的,稍大一点的模具就不能透烧。

  

   高、中合金模具钢在电阻炉中于520~650℃左右加热时,单件加热到温的加热时间约1min/mm,直径或厚度为200毫米的模具,在有循环风机或无循环风机的情况控制仪表到温后加热时间需要150~200min的透烧时间,保温120分,回火时间共需5~6h。如果考虑多件装炉时,应根据模具之间的间距考虑间隔系数。间隔系数只考虑在加热时间内,不包括保温时间。如直径?200mm的模具间距100mm装炉系数按1.5min/mm,加热时间,则应为200min×1.5min/mm ,加上保温2h总回火时间 8 h。对于模具厚度在100~200mm尺寸,散放多件装炉,高温回火时间需要在5~8h之间调整。

  

   也可以参照按模具厚度或直径以25~30mm/h的方法计算总回火时间。


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