硬度是模具鋼一項(xiàng)非常重要的力學(xué)性能要求。因?yàn)橛捕饶荏w現(xiàn)出模具鋼抵抗硬物壓入其表面的能力，也可以綜合反映材料強(qiáng)度、塑性、彈性、耐磨性等力學(xué)性能，所以我們?yōu)榱颂岣吣＞咪摰挠捕龋瑫?huì)通過淬火熱處理工藝對(duì)其進(jìn)行提升。為了使模具鋼的性能可以更上一層樓，我們就需要對(duì)模具鋼進(jìn)行冷卻。那么，有關(guān)淬火工藝?yán)鋮s方法有哪些呢?
1、模具鋼單液淬火法。將模具鋼或零件加熱到奧氏體化后淬入水,油或其他冷卻介質(zhì)中,經(jīng)過一定時(shí)間冷卻(冷卻到低于珠光體型轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域或馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域)取出模具鋼空冷。由于模具鋼冷卻過程在單一冷卻介質(zhì)中完成的,稱單液淬火法。
2、模具鋼雙液淬火法。顧名思義,模具鋼淬火冷卻過程是在兩種冷卻介質(zhì)(很常用的是水,油)中配合完成的。使冷卻過程較為理想,既在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)域快速冷卻,在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域緩慢冷卻.具體做法是,將加熱到奧氏體化溫度的模具鋼或零件先淬入高溫區(qū)快冷的首種介質(zhì)中(通常是水或鹽水溶液),以抑制過冷奧氏體的珠光體轉(zhuǎn)變,當(dāng)冷卻到00*C.左右時(shí),迅速取出轉(zhuǎn)入低溫區(qū)緩冷的第二種介質(zhì)中(通常為油)。由于馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)谳^緩和的冷卻條件下進(jìn)行,可有效地緩解或防止變形和開裂,俗稱水淬油冷。此法需要較高的操作技巧。有時(shí)了理解為三種介質(zhì),即先水,后油,很終是空氣。
3、模具鋼噴射淬火法。大型復(fù)雜特別是厚薄差大的工件和模具鋼,為使冷卻均勻避免過大的淬火應(yīng)力,控制好冷卻過程不同階段不同部位的冷速的方法。有噴液(水或水溶液),噴霧(壓縮空氣和水經(jīng)霧化噴射到零件不同部位),氣淬等多種方式,其優(yōu)點(diǎn)是可控制不同介質(zhì)或不同流量,壓力來控制和調(diào)節(jié)各溫度區(qū)域的冷速;或改變不同噴嘴數(shù)量和位置可使;冷卻均勻。目前在模具熱處理中很流行的真空高壓氣淬既是。
4、模具鋼分級(jí)淬火法。將加熱到奧氏體化溫度的模具鋼或工件淬入溫度在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度附近的冷卻介質(zhì)(常用的為鹽浴)中,停留一段時(shí)間,使工件表面和中心溫度逐漸趨于一致后取出空冷,以較低的冷卻速度完成馬氏體轉(zhuǎn)變,此法能顯著減少變形并且提高模具鋼的韌度,是模具零件常用的淬火方法。模具鋼分級(jí)淬火的溫度選擇有兩種。一種是取被處理工件鋼種的馬氏轉(zhuǎn)變開始溫度(Ms點(diǎn))以上10~30*C;另一種是選取Ms點(diǎn)以下80~100*C。分級(jí)的停留時(shí)間也要掌握好,過短則溫度不夠均勻,未能達(dá)到分級(jí)淬火的目的;過長(zhǎng)則可能發(fā)生非馬氏體相變而降低硬度。
5、模具鋼等溫淬火法。將加熱到奧氏體化溫度的模具鋼工件淬入溫度稍高于被淬火鋼鋼種Ms點(diǎn)的熱浴中等溫停留,完成相變以獲得下貝氏體組織或下貝氏體和馬氏體混合組織。此法目的有緩解變形和開裂,淬火應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。具有與回火馬氏體相近的強(qiáng)度和韌度。
避免模具鋼使用過程中,出現(xiàn)變形,開裂的現(xiàn)象,對(duì)于模具鋼淬火工藝后的冷卻,也是必須的,這樣會(huì)使模具鋼不易變形,在使用條件下有合適的粘度,不易燃,易爆,無毒等。
以上便是模具鋼淬火工藝?yán)鋮s的5種方法。
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模具鋼的力學(xué)性能要求
【硬度】
硬度表征了鋼對(duì)變形和接觸應(yīng)力的抗力。測(cè)硬度的試樣易于制備，車間、試驗(yàn)室一般都配備有硬度計(jì)，因此，硬度是很容易測(cè)定的一種性能，而且硬度與強(qiáng)度也有一定關(guān)系，可通過硬度強(qiáng)度換算關(guān)系得到材料硬度值。按硬度范圍劃定的模具類別，如高硬度(52∼60HRC)，一般用于冷作模具，中等硬度(40∼52HRC)，一般用于熱作模具。
鋼的硬度與成分和組織均有密切關(guān)系，通過熱處理，可以獲得很寬的硬度變化范圍。
【塑性】
淬硬的模具鋼塑性較差，尤其是冷變形模具鋼，在很小的塑性變形時(shí)即發(fā)生脆斷。衡量模具鋼塑性好壞，通常采用斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率兩個(gè)指標(biāo)表示。
斷后伸長(zhǎng)率是指拉伸試樣拉斷以后長(zhǎng)度增加的相對(duì)百分?jǐn)?shù)，以δ表示。斷后伸長(zhǎng)率δ數(shù)值越大，表明鋼材塑性越好。熱模鋼的塑性明顯高于冷模鋼。