哈工大热处理原理与工艺大作业-冷作模具热处理

冷作模具小组成员：赵晓亮堵胜男曹轶君漆秦孙文蒋博冷作模具一、零件用途与服役条件二、失效方式-性能要求三、基本分类及零件用材料四、加工工序与热处理工艺五、质量检测事项和方法六、热处理缺陷一、零件用途与服役条件

主要用于金属或非金属材料的冷态成型，包括冲载模、挤压模、拉伸膜、冷镦模、弯曲模、成型模、剪切模、滚丝模、拉丝模等。常温下：工作时承受高的压力、弯曲力、冲击力、循环应力，同时不断与坯料发生剧烈摩擦。二、失效方式-性能要求

过载失效：过载失效指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷作用而引起的失效。包括材料韧性不足引起的断裂失效和强度不足引起的变形失效。磨损失效：磨损失效指工作部件与被加工材料之间相对运动产生的损耗，包括均匀磨损、不均匀磨损和局部脱落等。疲劳失效：循环的周期性载荷作用下，引起模具表面产生裂纹，发生低应力的脆性断裂。二、失效方式-性能要求

（1）力学性能：高的硬度58-64HRC，具有高的耐磨性，和足够的尺寸精度；具有足够的强度和韧性，保证模具不发生塑性变形；冲击、弯曲载荷下不易崩刃、断裂。（2）工艺性能：良好的冷热加工性能；热处理变形要小，较好的淬透性，足够的硬化层。三、基本分类及零件用材料按照模具的用途主要可分为：挤压模、冷镦模、冷锻模、冷冲模，以及用于板材成型的落料模、拉伸模等零件用材：

碳素工具钢，T10A，T12A等

低合金钢，9Mn2V、CrWMn、9SiCr、GCr15等

高合金钢，Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V等四、加工工序与热处理工艺

Cr12MoV合金钢的简单介绍加工工序预处理热处理后处理Cr12MoV合金钢Cr12MoV合金钢1、化学成分2、性能特点具有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热稳定性、高抗弯强度。导热性和塑性低,锻造性能差3、失效形式及性能要求反复的载荷——磨损——疲劳——低应力断裂——高硬度、耐磨性、硬度与强度和尺寸稳定性。Cr12MoV合金钢

下料

锻造组装线切割加工淬火+回火平磨

机械加工球化退火1．1锻造工艺：加热速度温度锻造方法：为了完全消除组织中的带状碳化物和粗大、不均匀碳化物组织，一般应采用变向锻造法(包括十字墩拔法和二向墩拔法)而且要严格按照正确的锻造操作规程进行。墩拔的次数应视碳化物不均匀的级别和对锻件碳化物不均匀级别的要求而定。操作过程中应严格执行“二轻一重”的锻造方法，在保证击碎碳化物的同时防比裂纹产生。1.2预先热处理通常情况下，采用球化退火。其工艺如图2下球化退火后的组织为索氏体型珠光体+粒状碳化物，硬度为207一255HB。具有很好的切削性能。2调质处理3高温固溶+高温回火对于大型的Cr12MoV钢冷作模具，还可采用高温固溶处理+高温回火预处理工艺(又叫双重固溶球化处理)2.1淬火淬火温度选择:为了获得较好的综合性能淬火温度应控制在1000-1040℃保温时间确定：用经验公式：其中：

加热系数。查下表确定

D：工件有效厚度。介质：油2.2回火

先加热到1030℃，油淬后在小于25min的时间内，将凹模放入液氮中深冷处理，然后在520℃下高温回火。注意：

深冷处理可使残留奥氏体含量降到最低程度,显著提高凹模的硬度;520e高温回火可使碳化物从马氏体中弥散析出产生二次硬化,实现碳化物呈颗粒状的均匀分布,提高凹模的强韧性、硬度和耐磨性。

3后处理线切割：模具先由普通机床加工出坯件，再由线切割完成模具刃口或型腔加工。线切割加工需要注意的问题是线切割中的工件变形与加工表而应力的改变。可能存在问题

模具线切割表而的熔凝层富集了较多残留奥氏体，再淬火层主要为淬火马氏体，线切割变质层会使模具工作表而的强度与韧度降低。模具在使用中，表面会产生高温使淬火马氏体、残留奥氏体分解、转变，引起附加应力与变质层中存在的残留拉应力叠加，使微裂纹易于形成，并加速微裂纹的扩展。解决方法预开工艺腔。淬火前预先开工艺腔可以改善淬火时的表里温差，有利于冷却，使切割部位有足够的硬度，淬硬层加深，改变内应力分布，有效防止线切割时开裂。合理选用线切割加工工艺参数。在满足一定生产效率的前提下，尽可能采用低电流、低切割速度、小脉宽和低线速，可以有效减小线切割时的应力，防比裂纹的产生。补充回火。在线切割后立即进行补充回火，一方而消除线切割过程中形成的附加应力，同时也改善线切割表层的白亮组织。表面处理。模具表面喷丸，可消除线切割后模具表而变质层，改善微观组织和表而应力分布，使之由拉应力转变为压应力。五、质量检测事项和方法变形检测

对于模孔、槽的尺寸使用千分尺、卡尺、内径千分表等检查，小型精密模具用工具显微镜或投影仪进行检查。薄板类工件用塞尺在平板上检查其翘曲量。长杆类、芯杆类工件用顶尖或V型铁支承两端，使用百分表测量其振摆量，细小杆件可用塞尺在平板上测量弯曲量。标准参考下表：五、质量检测事项和方法外观检测外观检查是对冷作模具处理后用肉眼或放大镜观察其表面形貌和缺陷，重要工件检查裂纹可用磁力、渗透、超声探伤等方法。一般要求是：模具不得有各种裂纹；模具表面应无烧熔化等缺陷；模具表面不得有磕碰、划伤、烧毁及严重的麻点、腐蚀及锈蚀现象；热处理后必须清洗干净，孔槽不得有各种盐溃、油腻等附着物。硬度检测硬度检查的要求是：冲裁类冷冲模具在离刃口5mm以内硬度必须达到设计要求，不得有软点；冷镦、冷挤、拉伸及压变类模具，主要受力工作面硬度必须达到设计要求；凸凹模零件淬火后应100％进行硬度检查；毛坯退火后碳素工具钢180—207HB，低合金工具钢207—241HB，中高合金工具钢217～255HB；碳素工具钢尾部固定部分应控制在30一40HRC，其余部分淬硬必须达到设计要求；火焰表面淬火的大型模具，工作面硬度不低于规定上限，一般不允许有回火带及低硬区。金相组织检测

确保得到要求的组织。六、热处理缺陷通常模具热处理缺陷是指模具在最终热处理过程中或在以后的加工工序中以及使用过程中出现的各种缺陷,如淬裂、变形、硬度不足、耐磨性差等。变形是模具经过热处理后产生的主要热处理缺陷之一，一些模具常因热处理变形而报废，因此控制模具的热处理变形一直是热处理生产中的关键问题。模具在热处理时，特别是在淬火过程中，由于模具截面各部分加热和冷却速度的不一致而造成的温度差，引起“热应力”以及组织转变的不等时性等因素，使模具各部分体积胀缩不均匀、组织转变不均匀，引起“组织应力”。当这些应力超过模具的屈服极限时,就会引起模具的变形。除此之外，热处理完成后的组织中还存在着网状碳化物，其分布不均会增加模具的脆性，使其容易断裂。解