塑料模具用渗碳钢的热处理

来源:热处理工艺问答作者:那顺桑

  常见渗碳钢塑料模具的热处理特点

  渗碳钢塑料模的热处理特点如下所述:

  (1)对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理o

  (2)对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为o.8—1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时,模具渗碳层厚度要求为1.3~15mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1.2mm。渗碳层的碳含量为0.7%~1.0%为佳。若采用碳氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。

  (3)渗碳温度一般在900—920摄氏度之间,复杂型腔的小型模具(模具钢)可取840—860摄氏度中温碳氮共渗。渗碳保温时间为1~l0h.具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜,即高温阶段(900—920摄氏度)以快速将碳渗入零件表层为主.中温阶段(820~840摄氏度)以增加渗碳层厚度为主,这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火

  (4)渗碳后的淬火工艺按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火,分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢),中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具),渗碳后主冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具)。

  整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火正火、淬火和回火四种基本工艺。

  退火→将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢),目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。 正火→将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

  淬火→将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。

  “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表面光洁,提高工件的性能,还可以通入渗剂进行化学热处理。

  表面热处理是只加热工件表层,以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上给予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法,有激光热处理、火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。