济南模具设计培训——模具热处理中的硬度问题

引言：

在模具制造过程中，热处理是非常重要的一环。其中，硬度是评价模具力学性能的重要指标之一。如果模具的硬度不合格，将会严重影响其耐磨性和疲劳强度等性能，从而导致早期失效和使用寿命降低。本文将介绍模具热处理中硬度不合格的产生原因与分析，并提出解决措施与对策。

1. 模具热处理中硬度不合格的产生原因与分析

（1）钢材淬透性差：大型模具选用了淬透性低的钢种。

（2）碳化物偏析严重或组织粗大：模具钢原始组织中存在石墨碳和碳化物偏析、聚集。

（3）球化退火不良：锻造后未进行很好的球化退火，使模具钢球化组织不良。

（4）表面脱碳层：模具表面未除净退火或淬火加热时产生的脱碳层。

（5）淬火温度过高或过低：淬火温度过高，淬火后残留奥氏体量过多；或淬火温度过低，加热保温时间不足，使模具钢的相变不完全。

（6）冷却速度过慢或分级与等温温度过高或时间过长：模具淬火加热后冷却速度过慢，分级与等温温度过高或时间过长，淬火冷却介质选择不当。

（7）冷却介质含杂质太多或老化：碱浴水分过少，或淬火冷却介质中含杂质过多，或淬火冷却介质老化。

（8）出淬火冷却介质时温度太高：模具淬火冷却后出淬火冷却介质时温度太高，导致冷却不足。

（9）回火不充分及回火温度太高等。

2. 解决措施与对策

（1）正确选用钢种：大型模具应选用淬透性高的高合金模具钢。

（2）加强原材料检查并进行球化退火处理：确保原材料符合标准。对于不良原材料钢材进行合理的锻造并进行球化退火处理以确保获得良好的组织。碳素工具钢不易多次退火以防止石墨化。
1为一个大型铸造件切口显微镜下观察到明显偏析现象；

2为一个经历了较好预备热处理组织、正确选用了加工参数、经历了正常使用寿命后被拆开观察到金相组织依然较好、无明显软区现象；

3为一个小型精密零件切口显微镜下观察到明显气孔现象；

正文：

（3）严格执行锻造工艺和球化退火工艺：保证有良好的预备热处理组织。
4为一个粗晶结构块体切口显微镜下观察到明显缺陷现象；

5为同样尺寸大小但经历了较好预备热处理组织、正确选用了加工参数、经历了正常使用寿命后被拆开观察到金相组织依然较好、无明显软区现象；

正文：

（4）彻底清除表面锈斑和氧化皮并注意加热时保护措施：尽量采用真空加热淬火或保护气氛加热淬火。盐浴加热时应进行良好脱氧处理以避免表面脱碳层产生。

6为一个铸造件表面铁锈现象；

正文：

（5）制订正确的淬火加热工艺参数并确保相变充分：以大于临界冷却速度的速率进行快速冷却以获得合格金相组织。

7为一个金相试样通过调整制定出最优秀最稳定金相结果示意；

正文：

（6）正确选用淬火冷却介质和方式并严格控制分级与等温时间和温度；

8为一个油池式批量生产设备示意草稿设计；

正文：

（7）严格控制碱浴水分含量并定期更换及检测其特性曲线；

配图说明：

9为一个自动在线检测仪器示意草稿设计；

正文：

（8）对尺寸大的模具延长浸入时间防止出油池时温度太高导致无法达到所需硬度值。

10为一个超大型铸件放置在油池内待待上车示意草稿设计；

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(9) 及时回回酸, 防止回酸溫暖過高.

(10) 对于需要更高硼强韌需求之塑料成形極品, 可考虑進行更低溫之超細晶顆粒組構形成技術.

(11) 进行表面强化处理: 如喷涂覆盖层, 离子注入, 氮气/羰基共漿等.

配圖說明:

11 顯微鏡下觀看由雜質所形成之裂紋;

12 高壓噴涂設備示意草稿設計;

13 离子注入设备示意草稿设计;