模具设计相关的简单热处理

模具设计相关的简单热处理

 

一、热处理

 

钢的热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。在大多数热处理工艺中，钢加热的目的主要是获得奥氏体组织，因此习惯上把钢从室温组织加热到奥氏体状态的过程称为钢的奥氏体化。其最基本的类型根据加热和冷却方法不同，可分为退火、正火、淬火、回火等四种。

 

二、退火

 

1.退火概念:

 

所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间， 然后随炉缓慢冷却的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。

 

2.退火目的:

(1).降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工;

(2).细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备;

(3).消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。

 

3.退火方法:

 

常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等几种。

(1).完全退火:又称重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。适用于含碳量为0.3%~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。

 

(2).球化退火:使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有 普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。

 

(3).去应力退火:为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。

(4).再结晶退火:又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。

 

(5).等温退火:就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3(或Ac1)温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后在空气中冷却的热处理工艺。此种退火方式主要用于过冷奥氏体比较稳定的合金钢。

 

三、正火

1.正火概念:

正火就是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30~50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。

 

2.正火目的:

 

(1).可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能;

 

(2).细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力;

 

(3).对含C量<0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火作预先热处理;

 

(4).含C量在0.4~0.7%的不太重要的工件可在正火状态下使用。

 

四、淬火

 

1.淬火概念:

淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。

 

2.淬火目的:

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或 贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。 (注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1~2次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等!)

 

3.深冷处理：

深冷处理就是钢件淬火冷却到室温后，继续在０℃以下的介质中冷却的 热处理工艺，也称为冷处理，是淬火过程的继续。

 

(1).深冷处理目的：

　 为了最大限度的减少残余奥氏体(常温下不稳定组织，容易引起尺吋变吋等)，以进一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用过程中因残余奥氏体的分解而引起的变形，同时强度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。(2).深冷处理注意要项:

高合金钢或高合金渗碳钢，因Mf点很低，冷处理需在-120℃以下进行，保温1~2h，冷处理后必须进行回火或时效，以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化，同时使淬火应力及深冷应力充分消除。

 

(3).深冷处理适用范围：

较适用于精度要求很高，必须保证其尺寸稳定性的工件，如量具等。

 

五、回火

 

　　 1.回火概念：

 

　 回火就是钢件淬硬后，再加热到低于Ａｃ１点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。

 

2.回火目的：

(1).合理地调整力学性能，使工件满足使用要求；

(2).稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变；

(3).降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。

 

3.回火分类：

 

　　 按照加热温度的不同，回火可分为低温、中温和高温回火三类。

(1).低温回火：回火温度在２５０℃以下，回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体；

(2).中温回火：回火温度在５００～５００℃，回火后组织为回火托氏体+ 残余奥氏体；

(3).高温回火：回火温度在５００～６５０℃，回火后组织为回火索氏体+ 残余奥氏体；此工艺也称为调质处理（即淬火＋高温回火）。主要用于中碳结构钢工件，使钢的的强度、塑性、韧性达到恰当的配合，具有良好的综合机械性能，常用于高碳高合金钢(如高速钢等)之回，回火温度在500~600℃，以使发生二次硬化作用，促进残余奥氏体的转变。（注:通常低温回火之工件回含有较多残余奥氏体组织而不适合进行W/E、EDM加工，作为中温回火工艺针对模具钢材处理亦不属理想之回火温度）

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