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模具钢材淬火的概念、工艺特点及应用

添加时间:2016-04-08

       淬火则是将模具钢材加热到一定温度,保温一定时间后,根据模具钢钢种和工件的热处理技术要求进行冷却,以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。从淬火的定义可知淬火的目的有:获得高的硬度的耐磨性;为了获得一定的力学性能;为了改变模具钢的某些物理和化学性能等。因此钢铁零件的淬火的三要素为加热温度、保温时间和冷却介质,决定这些要素的关键是加热设备、模具钢钢种成分、淬透性和热处理要求等,选择正确的冷却方法既可确保获得要求的硬度和金相组织,同时也减少零件的变形、扭曲、开裂等缺陷的产生。在生产实际中应根据各种钢的奥氏体C曲线分解特点以及理想的淬火方法是至关重要的,为了便于系统了解淬火的种类和特点,下面将其淬火方法、特点以及应用列于表1中,供参考。

      序号 淬火名称 定义或特征 目的和要求 特点 适用的钢种 
      1 单介质淬火 将工件加热后,并保温一段时间后工件浸入冷却介质中,直到室温的淬火方法,介质通常为水(自来水、盐水、碱水等)、油等 获得单一的马氏体组织,工件具有高硬度、强度和耐磨性 简单易行,便于实现机械化作业,缺点为不能保证工件的淬硬,容易造成工件的变形或开裂。不足为碳钢水淬容易变形,合金钢水冷容易开裂 水冷多用于碳钢或合金钢制作的形状简单、变形要求不严格的工件,油冷适应于合金钢 
      2 双介质淬火 将加热完毕的工件先在第一种介质中快速冷却,使之急冷到马氏体(或贝氏体)转变区域,再在第二种介质中缓慢冷却。常见的双液有水-油、油-盐浴、水-空气、油-空气等 为了获得够的淬硬层、防止工件的开裂,减少淬火变形 用于克服单介质淬火的不足,在第一种介质中时间太长,产生内应力过大,则丧失了双液淬火的意义,而时间过短,有可能发生珠光体类型的转变,则工件的硬度难于保证。要求操作者具有足够的经验和熟练的操作技巧 多用于淬透性不大的高碳钢形状复杂的工具的淬火,或低合金结构钢制作的较为简单、硬度要求较高零件的淬火。常见有碳素工具钢、部分低合金结构钢等选用该应付火方法  
       3 分级淬火(或分段淬火) 将奥氏体化后的零件在一个该钢马氏体点转变温度以上的某一温度的淬火剂中冷却,使零件的截面相同后,随后在空气中冷却使奥氏体转变为马氏体,即组织转变是在空气中完成的 获得高的硬度和耐磨性,防止零件的变形和开裂 通常采取盐浴淬火(硝盐浴、氯盐浴)、碱浴等,其停留时间以零件内外温度一致为准,为了确保介质温度的一致,主要是确定在熔盐中的停留时间,淬火槽内部要配备冷却装置。该淬火方法产生的组织应力和热应力较小,可明显减少淬火缺陷 适用于形状复杂、变形要求严格、截面尺寸较小的合金钢零件、碳钢零件、导热性比较差的钢制作的零件等。例如合金工具钢的淬火(丝锥、圆析牙、铰刀等) 
       4 等温淬火(含马氏体等温淬火、贝氏体等温淬火和索氏体等温淬火) 将加热到奥氏体的工件,淬入到某一定温度(Ms点以上)的盐浴中保温冷却,直到组织转变结束 可减少变形,防止开裂 主要受制因素为工件遥截面尺寸,由于组织的转变是在一定的温度范围内进行的,故热应力和组织应力小,产生的淬火缺陷少。冷却介质为硝盐浴、氯盐浴、碱浴等 适用于合金钢、高合金钢、高碳工具钢、模具钢等要求具有良好的综合力学性能的工件 
       5 固溶处理 将奥氏体类钢加热到一定温度,保温一定时间使合金中的其他相完全或部分溶解于奥氏体中,快速冷却以形式过饱和固溶体合金 形成单相的固溶体合金,均匀组织,为随后的时效处理作好组织上的准备 需要快速水冷(2min内),水温低于80℃,随后进行时效处理。多在盐浴炉或高温燃气炉内进行。加热温度在1100~1220℃,一晶粒度多控制在3~9级之间 用于奥氏体类不锈钢、耐热钢以及其他沉淀硬化型不锈钢的热处理。可以水固溶,是一类特殊的淬火方法

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