模具制造过程中常用到热处理方法及作用

模具制造过程中常用到热处理方法及作用

热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却,以改变其内部组织结构,获得所需性能的一种加工工艺。从深圳市中广瑞达实业有限公司总经理肖韬先生那了解到，模具制造过程中常用到的热处理方法有: 退火、正火、淬火、回火、调质、渗碳、氮化。

（1）退火是将金属或合金加热到适当温度,保温一定时间, 然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。

退火作用:

①降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工;

②细化晶粒,消除因锻、焊等引起的组织缺陷,均匀钢的组织成分,改善钢的性能或为以后的热处理作准备;

③消除钢中的内应力,以防止变形或开裂。

退火方法常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等几种。

①完全退火又称重结晶退火,是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却,获得接近平衡状态组织的退火工艺。适用于含碳量为0.3%~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。

②球化退火使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种,此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。

③去应力退火为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。

④再结晶退火又称中间退火,是指经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上,保持适当时间,使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒,以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。⑤等温退火就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3(或Ac1)温度,保持适当时间后,较快地冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持,使奥氏体转变为珠光体组织,然后在空气中冷却的热处理工艺。此种退火方式主要用于过冷奥氏体Ac比较稳定的合金钢。

（2）正火是将钢材或钢件加热到Ac3以上30~50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺。

正火作用:

①可消除过共析钢中的网状碳化物,改善钢的切削加工性能;

②细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力;

③对含碳量小于0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火作预先热处理;

④含碳量在0.4%~0.7%的不太重要的工件可在正火状态下使用。

（3）淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。

淬火作用使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变,得到马氏体（或贝氏体）组织,然后配合以不同温度的回火,获得所需的力学性能。

说明: 淬火态工件不允许直接投入现场使用,通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工,以调整其组织及应力等。

（4）回火是钢件淬硬后,再加热到低于Ａｃ１点以下某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。

回火目的:

①合理地调整力学性能,使工件满足使用要求；

②稳定组织,使工件在使用过程中不发生组织转变,从而保证工件的尺寸、形状不变；

③降低或消除淬火内应力,以减少工件的变形并防止开裂.

回火分类按照加热温度的不同,回火可分为低温、中温和高温回火三类。

①低温回火。回火温度在２５０℃以下,回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体；

②中温回火。回火温度在５００～５００℃,回火后组织为回火托氏体+残余奥氏体；

③高温回火。回火温度在５００～６５０℃,回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体；此工艺也称为调质处理（即淬火＋高温回火）。主要用于中碳结构钢工件,使钢的的强度、塑性、韧性达到恰当的配合,具有良好的综合力学性能,常用于高碳高合金钢(如高速钢等)的回火, 回火温度在500~600℃,以使发生二次硬化作用,促进残余奥氏体的转变。

说明:通常低温回火的工件含有较多残余奥氏体组织而不适合进行W/E、EDM加工,作为中温回火工艺针对模具钢材处理也不属理想的回火温度。

（4）调质使钢件获得比退火、正火更好的力学综合性能,可作为最终热处理,也可作为模具零件淬火及软氮化前的预先热处理。

（5）渗碳使模具零件表面具有高硬度和耐磨性,而心部仍保留原有的良好韧性和强度,属于表面强化处理。

（6）氮化提高模具零件表面的高硬度和耐磨性,用于工作负荷不大,但耐磨性要求高及要求耐蚀的模具零件。