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热处理工艺对模具变形的影响

1、加热速度的影响一般来说,淬火加热时,加热速度越快,则模具中产生的热应力越大,易于造成模具的变形开裂,尤其对于合金钢及高合金钢,因其导热性差,尤需注意进行预热,对于一些形状复杂的高合金模具,还需采取多次分级预热。但在个别情况下,采用快速加热有时反而可以减少变形,这时仅加热模具的表面,而中心还保持“冷态”,所以相应地减少了组织应力和热应力,且心部变形抗力较大,从而减少了淬火变形,根据一些工厂经验,用于解决孔距变形方面有一定效果。2、加热温度的影响淬火加热温度的高低影响材料的淬透性,同时对奥氏体的成分与晶粒大小起作用。(1)从淬透性方面看,加热温度高,将使热应力增大,但同时使淬透性增高,因此组织应力也增大,并逐渐占主导地位。例如。碳素工具钢T8、T10、T12等,在一般淬火温度淬火时,内径表现为缩的倾向,但若提高淬火温度到≥850℃时,则由于淬透性增大,组织应力逐渐占主导地位,因而内径可能表现为胀的倾向。(2)从奥氏体成分看,淬火温度提高使奥氏体含碳量增加,淬火后马氏体的正方度增大(比容增大),从而使淬火后体积增大。(3)从对Ms点影响细看,淬火温度高,则奥氏体晶粒粗大,将使零件的变形开裂倾向增大。综合上述,对所有的钢种,尤其是某些高碳的中、高合金钢,淬火温度的高低会明显影响模具的淬火变形,因此,正确选择淬火加热温度是很重要的。一般来说,选择过高的淬火加热温度对变形是没有好处的。在不影响使用性能的前提下,总是采用较低的加热温度。但对一些淬火后有较多残余奥氏体的钢号(如Cr12MoV等),也可通过调整加热温度,改变残余奥氏体量,以调节模具的变形。3、淬火冷却速度的影响总的来说,在Ms点以上增大冷速,会使热应力显著增加,结果使热应力引起的变形趋向增大;在Ms点以下增大冷速则主要使组织应力引起的变形趋向增大。对于不同的钢种,由于Ms点的高低不同,因而在采用同一淬火介质时,有不同的变形趋向。同一钢种如采用不同的淬火介质,由于它们的冷却能力不同,因而也有不同的变形趋向。例如,碳素工具钢的在Ms点比较低,因而采用水冷时,热应力的影响往往占上风;而采用由冷时,则可能是组织应力占上风。在实际生产中,模具常采用分级或分级-等温淬火时,通常均未完全淬透,故往往以热应力的作用为主,使型腔趋于收缩,不过由于这时热应力不是很大,因此总的变形量是比较小的。若采用水-油双液淬火或油淬时,引起的热应力较大,型腔收缩量将增大。4、回火温度的影响回火温度对变形的影响,主要是由于回火过程中的组织转变所引起的。若在回火过程中产生“二次淬火”现象,残余奥氏体转变为马氏体,由于生成的马氏体的比容比残余奥氏体的大,将引起模具型腔的胀大;对一些高合金工具钢如Cr12MoV等,当以要求红硬性为主而采用高温淬火,多次回火时,每回一次火,体积就胀大一次。若在其他温度区域回火,由于淬火马氏体向回火马氏体(或回火索氏体、回火屈氏体等)转变,比容减小,因而,型腔趋向于收缩。另外,回火时,模具中的残余应力的松弛,对变形也有影响。模具淬火后,若表面处于拉应力状态,回火后尺寸将增大;反之,若表面处于压应力状态,则产生收缩。但组织转变及应力松弛两项影响中,前者是主要的。
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