高合金模具鋼淬火注意事項

鋼在淬火過程中的開始轉變點Ms和轉變終點Mf，轉變點有高于室溫和低于室溫。高合金模具鋼Cr12型的Mf點在-70℃以下，中合金熱作模具鋼H13的Mf點在215℃，由于高合金模具鋼大多數是高淬透性鋼種，淬火完成后的應力狀態是組織應力分布，即表面為拉應力，心部為壓應力。對于Mf在室溫以下的鋼種，如果立即清洗，就會使過冷奧氏體繼續轉變，增加組織應力，容易形成淬火開裂。對于高于室溫的Mf點的工件，由于冷卻工作的內部溫度不容易預測，僅僅以工件的表面溫度作為依據，容易形成誤判，工件在浸入熱的清洗槽的瞬間就有可能開裂。所以對于大于5kg以上的合金模具鋼一般不要再淬火和第一次回火之間進行清洗工序。對于小件(<Φ10mm)，由于工件的心部溫差小，組織應力相對也小，工件冷卻到室溫后可以進行熱水清洗。對于淬火回火不合格的高、中合金模具鋼，在重新返修淬火之前需要增加正常的球化退火工序，來消除淬火加熱時形成組織轉變，使表面產生拉應力而開裂。在二次淬火加熱時鋼件急劇受熱，在表面層發生組織轉變，體積縮小，內部仍需處于較低的溫度狀態，體積處于膨脹應力狀態，鋼件表面層受熱組織轉變形成的拉應力作用，可能促發裂紋。使用鹽浴爐加熱速度快，這種現象在鹽浴爐進行返工處理時，開裂情況表現得較多。而且開裂之后的原因分析比較難。使用空氣電阻爐加熱返修同樣會出現這個問題，只是開裂傾向小些，但是由于氧化脫碳和表面受拉應力的作用，熱處理之后往往會有龜裂紋分布在工件表面，裂紋深度<0.2mm。模具毛坯的調質處理的目的是為了獲得硬度為180-320HB的細球化體或超細晶粒碳化物。目前，國內已推出不少新鋼種，并不斷提高現有鋼種的冶金質量來滿足工模具的需要。同樣在熱處理方法上作了不少改進，除最終熱處理不斷采用新設備(真空熱處理)、新工藝、新技術外，還對傳統的預先熱處理做了很大的變動，并引起業內人士的廣泛關注。如冷作、熱作模具原普遍采用的球化退火或等溫球化退火，現有些已改用調質或超細化處理、合理的調質工藝，可獲得良好的原始組織，以改善淬火工藝性能并提高淬火后的強韌性。調質處理的主要作用①獲得分布均勻、顆粒細小、形狀圓整的碳化物。
　　②可有效地克服粗大珠光體、二次碳化物網或輕微帶狀偏析，以及大截面模塊心部的鑄態組織。
　　③可充分消除加工后的殘余應力，減少淬火變形。
　　④可作為預硬化處理。調質處理的典型用途①改進表面加工質量如碳工鋼或低合金工具鋼退火后硬度過低，加工后表面光潔度太差，可補充調質成硬度為183～229HB的細球化體組織，能顯著改善表面加工質量。對40Cr、45等中碳鋼，調質到260～300HB時，精加工后能獲得高的光潔度。
　　②防止淬火開裂：用于冷態輾軋、校直的成型軋輥，大多采用9Cr2或Cr2鋼制作，一般采用噴水淬火或用氫氧化鈉水溶液浸淬，由于形狀復雜，易于淬裂，在精加工前，調質為硬度197～229HB的細球化體既能保證良好的淬透性，又可以有效地降低淬裂傾向。
　　③保證淬硬性：+30mmCr2鋼軋輥，鹽浴加熱淬火后的硬度與毛坯的預處理工藝有關。退火毛坯的淬火硬度為65～66. 5HRC，平均66HRC;調質(毛坯850℃淬油，660～680℃回火，229HB)的淬火硬度為66—67HRC．平均66. 8HRC，且硬度高而均勻，未發生淬裂。
　　④用于預硬化模塊的強化處理：鋁合金壓鑄模采用滲氮表面強化時，均應采用調質工藝進行預強化處理。塑料模具、沖壓有色金屬薄板或箔料的凹模，也可采用調質預強化。調質后再進行精加工。本文參考《熱處理工藝問答》一書。