金(jin)屬壓鑄模劑熱處(chu)理(li)工藝(yi)介(jie)紹

金屬壓鑄(zhu)模(mo)劑(ji)有生產效(xiao)率高、節(jie)省(sheng)原(yuan)材料(liao)、降(jiang)低(di)生產成本、產品(pin)性能好(hao)和(he)精(jing)度(du)高等特(te)點，在生產上得到(dao)廣(guang)泛(fan)應(ying)用。

壓鑄模劑的工作表麵(mian)，直接(jie)與(yu)液(ye)態金屬(shu)接觸(chu)，承(cheng)受高(gao)壓(ya)、高速(su)流(liu)動的液態金屬的(de)衝蝕(shi)和加(jia)熱(re)，在工件使用壓鑄脫模劑脫(tuo)模以(yi)後，又(you)受(shou)到急(ji)速冷(leng)卻，因此(ci)，熱疲(pi)勞(lao)開裂(lie)、熱磨損(sun)和熱熔(rong)蝕是(shi)壓鑄模劑常見(jian)的失效形式(shi)，所(suo)以，要(yao)求(qiu)壓鑄模劑有(you)耐(nai)冷熱疲勞性能(neng)、高溫(wen)下的強度和韌性(xing)、耐液態(tai)金屬衝蝕性能、較高的耐熱性和高的導(dao)熱性、良好的抗(kang)氧化性能和高的淬(cui)透(tou)性及耐磨性等(deng)。

金屬壓鑄模劑熱處理工藝介紹(shao)

熱處理是提高壓鑄模劑使用(yong)壽命(ming)的重要環(huan)節。調(diao)查(cha)表明：因(yin)熱處理工藝或(huo)操作不當而導致模劑斷(duan)裂失(shi)效占失效總數的60%左(zuo)右(you)。因此，在壓鑄模劑生產中(zhong)，需(xu)要進行(xing)正確(que)的熱處理工藝操作。

一(yi)、壓鑄模劑的製造工藝路(lu)線(xian)

1.一般(ban)壓鑄模

鍛(duan)造—球(qiu)化退火—機(ji)械(xie)粗(cu)加工(gong)—穩(wen)定化(hua)處理—精加工成形(xing)—淬火及(ji)回火—鉗(qian)工裝(zhuang)配(pei)。

2.形狀(zhuang)複雜、精度要求高的壓鑄模

鍛造—球化退火(或調質(zhi)處理)—粗加工—調質—電加工或精加工成形—鉗工修磨(mo)—滲(shen)氮(或氮碳共滲)—研(yan)磨拋(pao)光(guang)。

二、壓鑄模劑常規(gui)熱處理工藝

熱處理工藝在壓鑄模劑製造中應用極為廣泛，它(ta)能提高模劑零件(jian)的使用性能，延長模劑使(shi)用壽命。此外(wai)，熱處理還可以改(gai)善壓鑄模劑的加工工藝性能，提(ti)高加工質量(liang)，減少(shao)刀具(ju)磨損，因此，在模劑製(zhi)造(zao)中占(zhan)有十分重(zhong)要的地位。

壓鑄模劑主要用鋼來製造，其製造工序中的常規熱處理為(wei)：球化退火(huo)、穩定化處理、調質和淬、回(hui)火。通過這些熱處理工藝對鋼的組(zu)織(zhi)結(jie)構進(jin)行改變，使壓鑄模劑獲(huo)得(de)所需要的組織和性能。

1.預先處理

鍛壓後(hou)的壓鑄模模坯，必須(xu)采用球化退火或調質熱處理，一方(fang)麵消除應力降低硬度，便(bian)於切(qie)削加工，同時(shi)為最(zui)終(zhong)熱處理做(zuo)好組織準備(bei)。退火後，可(ke)獲得均(jun)勻的組織和彌(mi)散(san)分布的碳化物，以改善(shan)模劑鋼的強韌(ren)性。由於(yu)調質處理的效果(guo)優(you)於球化退火，所以，強(qiang)韌性要求高的模劑，常常(chang)以調質代(dai)替球化退火。

2.穩定化處理

壓鑄模一般來(lai)說(shuo)型(xing)腔(qiang)比(bi)較複雜(za)，在粗加工時會產生較(jiao)大的內應力，在淬火時會(hui)產生變形。為了消(xiao)除應力(li)，一般在粗加工後應進行去應力退(tui)火，即穩定化處理。

其(qi)工藝為：加熱溫度650℃-680℃，保(bao)溫2-4h後出爐(lu)空冷。形狀較複雜的壓鑄模需爐冷至400℃以下出爐空(kong)冷。模劑淬火回火後進行電火花加工，加工表(biao)麵會產生變質層，易引(yin)起線切割裂紋(wen)，也應進行較低溫度的去(qu)應力退火。

3.淬火預(yu)熱

壓鑄模用鋼多為高合(he)金鋼，因其導熱性差(cha)，在淬火加熱時必(bi)須緩(huan)慢(man)進行，常采取預熱措(cuo)施。對於防(fang)變形要求不高的模劑，在不產(chan)生開(kai)裂的情況下，預熱次數(shu)可以少些(xie)，但(dan)防變形要求高的模劑，必須多(duo)次預熱。較低溫度(400℃-650℃)的預熱，一般在空氣(qi)爐中進行;較高溫度的預熱，應采用鹽(yan)浴爐，預熱時間仍(reng)按(an)1 min/mm計(ji)。

4.淬火加熱

對於典型壓鑄模用鋼來說，高的淬火加熱溫度有利(li)於提高熱穩定性和抗軟(ruan)化的能力，減(jian)輕(qing)熱疲勞傾(qing)向，但會引起(qi)晶粒(li)長(zhang)大(da)和晶(jing)界形成碳化物(wu)，使韌性和塑(su)性下降，導致(zhi)嚴(yan)重開裂。因此，壓鑄模要求有較高韌性時，往往(wang)采用低溫淬火，而要求具有較高的高溫強度時，則采用較高溫度淬火。

為了獲得良好的高溫性能，保證(zheng)碳(tan)化物能充分(fen)地溶(rong)解，得到成分均勻的奧(ao)氏(shi)體(ti)，壓鑄模的淬火保溫時間都(dou)比較長，一般在鹽浴(yu)爐中加熱保溫係(xi)數取(qu)0.8-1.0 min/mm。

5.淬火冷卻

對於形狀簡單(dan)、防變(bian)形要求不高的壓鑄模采用油冷;而形狀複(fu)雜、防變形要求高的壓鑄模采(cai)用分級(ji)淬火。為了(le)防止(zhi)變形和開裂，無論(lun)采用什(shen)麽冷卻(que)方式，都不允(yun)許(xu)冷至(zhi)室(shi)溫，一般應冷到150℃-180℃、均熱一定(ding)時間後立即回火，均熱時間可按0.6 min/mm計算。

6.回火

壓鑄模必須充(chong)分回火，一般回火三(san)次。第(di)一次(ci)回火溫度選在二(er)次硬(ying)化的溫度範圍(wei);第二次回火溫度的選擇要使模劑達(da)到所要求的硬度;第三次回火要低於第二次l0℃-20℃。回火後均采用油(you)冷或空冷，回火時間不少於2 h。

三、壓鑄模劑表麵強化處理工藝

常規的總體淬火已很難滿(man)足(zu)壓鑄模劑高的表麵耐磨性和基(ji)體的強韌性要求。

表麵強化處理不(bu)僅(jin)能提高壓鑄模劑表麵的耐磨性及其他性能，而(er)且能使基體保持(chi)足夠的強韌性，同時防止熔融(rong)金屬粘模、浸(jin)蝕，這對(dui)改善壓鑄模劑的綜(zong)合性能，節約合金元素(su)，大幅(fu)度降低成本(ben)，充分發揮材料的潛力，以及更好地利用新材料，都是十分有效的。

生(sheng)產實踐表明(ming)，表麵強化處理是提高壓鑄模劑質量和延長模劑使用壽命的重要措施。壓鑄模劑常采用的表麵強化處理工藝有：滲碳、滲氮、氮碳共滲、滲硼(peng)、滲鉻和滲鋁(lv)等。

1.滲碳

滲碳是目(mu)前機械工業(ye)中應用最廣泛的一種(zhong)化學(xue)熱處理方法(fa)。其工藝特點(dian)是：將中低高碳的低合金模劑鋼和中高碳的高合金鋼模劑在增(zeng)碳的活(huo)性介質(滲碳劑)中，加熱到900℃-930℃，使碳原子(zi)滲入模劑表麵層，繼(ji)之(zhi)以淬火並(bing)低溫回火，使模劑的表層和心(xin)部(bu)具有不同(tong)的成分、組織和性能。

滲碳又分為固(gu)體滲碳、液體滲碳和氣體滲碳。近(jin)期(qi)又發展到可控(kong)氣氛(fen)滲碳、真空滲碳和苯(ben)離子滲碳等。

2.滲氮(dan)

將氮滲入(ru)鋼(gang)表麵的過程稱為鋼的氮化。氮化能使模劑零件獲得比滲碳更(geng)高的表麵硬度、耐磨性能、疲勞性能、紅(hong)硬性和耐蝕性能。因為氮化溫度較低(500-570℃)，氮化後模劑零(ling)件變形較小(xiao)。

滲氮方法有固體滲氮、液體滲氮和氣體滲氮。目前(qian)，正在廣泛應用離(li)子滲氮、真空滲氮、電解(jie)催(cui)滲滲氮和高頻(pin)滲氮等新(xin)技術，縮(suo)短了滲氮時間(jian)，並可獲得高質量的滲氮層。

3.氮碳共(gong)滲

氮碳共滲是在含有活性碳、氮原子的介質中同時滲入氮和碳，並以滲氮為主的低溫氮碳共滲工藝(530℃-580℃)。氮碳共滲的滲層(ceng)脆性小，共滲時間比滲氮時間大為縮短(duan)。壓鑄模經(jing)氮碳共滲後，可顯(xian)著(zhu)提高其熱疲勞性能。

惡劣(lie)的工作(zuo)條(tiao)件，要求壓鑄模劑有良(liang)好的高溫力學性能、耐冷熱疲勞性能、耐液態金屬衝(chong)蝕性能、抗氧(yang)化性能和高的淬透性及耐磨性等，熱處理是決定這(zhe)些性能的主(zhu)要製造工藝。

壓鑄模劑的熱處理，就(jiu)是通過(guo)對鋼的組織結構進行改變，使模劑表麵獲得很高的硬度及耐磨性，而心部仍具有足夠(gou)的強度和韌性，同時有效防止熔融金屬粘(zhan)模、浸蝕。選用恰當的熱處理工藝，可減少廢(fei)品和顯著提高模劑使用壽(shou)命。