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腾莆讲解模具钢使用改性热处理的背景
来源: | 作者:tengpu | 发布时间: 2019-02-28 | 26 次浏览 | 分享到:

目前的渗碳、碳氮共渗技术,多用于碳含量较低的渗碳钢,碳含量和合金含量较低,渗碳或碳氮共渗后表面碳浓度升高,经淬火+低温回火后,表面硬度大于58HRC,而心部韧性高、渗层厚度可控制在0.5~2.0mm,疲劳寿命高,可承受重载荷摩擦磨损。但常规渗碳、碳氮共渗技术温度控制在820~930℃,碳势CP=0.8%~1.3%,较高、在热作模具钢上难以应用,易产生不良组织,降低模具寿命。 

  随着渗碳、碳氮共渗技术的发展,出现了渗碳-碳氮共渗复合热处理技术,其工艺具有处理温度低、渗速快等优点,同时能有效抑制单一渗碳和单一碳氮共渗中易产生的组织缺陷,渗层浓度梯度和硬度梯度平缓,渗层与基体结合强度较高、表面残余应力高,综合力学性能好。
   热作模具钢包括热锻模、热挤压模和热铸模三种,该标识模属于热挤压模具,在重载荷及高温摩擦磨损工况下服役,标识模棱角很容易塌陷和破碎,选用性能优良的热作模具钢,模具寿命200~500件,模具消耗成本3~6元/件,占零件制造成本的1.3%~2.7%,且严重影响锻件生产效率,锻件生产制造成本较高。

  对于含碳量较低、合金元素较少且要求渗层大于1.0mm的低碳合金钢零件可采用渗碳-碳氮共渗复合热处理。前期进行高温高碳势渗碳,使渗层表面获得足够的碳浓度,后期碳氮共渗扩散,这样既可增厚渗层,平缓碳浓度梯度,同时抑制了块状和网状碳化物的出现。

模具钢

 

  由于碳氮共渗在扩散时期进行,大大提高了共渗速度,共渗采用较低的碳势和氨气通入量,可有效抑制黑色组织形成。复合热处理使表层、次表层都具有很高的硬度,提高了该区域的强度、硬度和残余压应力,将抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提高了疲劳强度。

  通过对渗碳-碳氮共渗复合热处理技术的研究,目前未发现该技术在热作模具钢表面改性热处理生产应用的相关报道,若选用合适的热锻标识模具材料,并设计合理的渗碳-碳氮共渗复合热处理工艺用于热锻模具表面改性处理,可显著提高热锻标识模寿命,降低锻件制造成本。

  其制备方法包括以下步骤:标识模镶块的选材及加工、调质预备热处理、渗碳-碳氮共渗复合热处理、热锻工艺试验。

  提高模具钢表面硬度至60~65HRC,心部50~55HRC,渗层厚度达0.6~0.8mm,还可大大提高该模具承受重载荷和冲击载荷高温摩擦磨损能力,进一步提高摆碾标识模具寿命2~5倍,降低模具成本80%以上。
鉴于此,本文介绍了一种热锻标识模具钢的渗碳-碳氮共渗改性热处理方法。该方法采用Unimax铬钼钒合金工具钢加工制成标识模镶块经调质预备热处理后进行渗碳-碳氮共渗复合热处理。

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