模具正火的目的及方法
模具材料的正火是将亚共析钢加热到Ac3 +(30 – 50℃)、共析钢和过共析钢加热到Accm+(30 – 50℃),保温一定时间后在空气中冷却,得到珠光体型组织的热处理工艺。模具钢正火的目的如下:
1)作为低碳钢或渗碳模具钢的预备热处理。通过正火可细化晶粒,得到较细的片状珠光体,改善模具钢的切削加工性。对于高合金渗碳钢,正火后再进行高温回火,可以降低钢材的基体硬度,利于机械加工。
2)改善中碳钢、碳素工具钢和合金工具钢的不良组织。主要是消除残余网状碳化物,细化粗大不均匀的片状及球状珠光体。正火作为球化退火前的工序,可加速及改善球化过程。正火用于大中型热锻模块(厚度300 – 500mm),可细化锻造组织,提高强韧性,比退火效果更佳。
对于过共析钢的冷作模具钢,在热轧或锻造后的组织为片状珠光体+网状碳化物,若直接进行加热淬火,则组织中的网状碳化物不可能消除,仍将沿晶界呈断续或连续分布,且模具存在极大的脆性,在使用过程中容易崩刃、脆断或断裂等。同时在晶界碳化物的附近,因碳及合金元素富集,浓度高于晶界内部,直接淬火后会因组织应力而引起变形,甚至可能引起开裂,故淬火前的原始组织存在网状碳化物时必须进行正火处理。
对于存在带状组织的模具钢,考虑到容易产生切削裂纹的问题,采用正火好于退火处理。而对于高碳高合金模具钢,因一次碳化物不容易在奥氏体中固溶,因此正火效果很差,不宜采用此工艺。对于存在带状组织的模具钢则在Ar3 – Ar1之间应加快冷却速度。
下表为模具钢改善组织缺陷的正火规范与作用。
模具钢改善组织缺陷的正火规范与作用
牌 号 Accm、Ac3/℃ 正火温度/℃ 硬度HBW 作 用
T7A 770 800 ~ 820 229 ~285 促进球化,改善硬度小于165HBW毛坯的切削性能
T8A 740 241 ~302
T10A 800 830 ~ 850 255 ~321 加速球化或提高淬硬性,消除网状碳化物
T12A 820 850 ~ 870 269 ~ 341
Cr2 900 900 ~ 920 302 ~ 388 消除网状及粗片状碳化物,提高淬硬性
9CrWMn 880 ~ 900
9SiCr 870 900 ~ 920 321 ~ 415 消除网状及粗片状碳化物
CrWMn 940 950 ~ 970 388 ~ 514 消除网状碳化物
9Mn2 860 860 ~ 880 — 消除网状及
带状碳化物
9Mn2V
CrW5 1160 880 ~900 363 ~ 477 细化组织,提高淬硬性
5CrMnMo 760 870~890+680高温回火 ≤227 细化组织,
改善力学性能
5CrNiMo 770
45 770 850~870 170 ~ 217 改善硬度小于160HBW的毛坯的切削加工性能
40Cr 780 179 ~ 229
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