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瞬 酥 翩 、 料 引 欄 目 主 持 李 華 介 精 密 復(fù) 雜 塑 料 模 具 的 選 材 及 熱 處 理 安 徽 省 宿 州 市 模 具 熱 處 理 研 究 中 心 以 刃 趙 昌 盛 精 密 塑 料 模 具 的 品 種 規(guī) 格 多 、 形 狀 復(fù) 雜 、 表 面 粗 糙 度 低 及 制 造 難 度 大 , 因 此 探 討 精 密 復(fù) 雜 塑 料 模 具 的 選 材 及 熱 處 理 問(wèn) 題 , 綜 合 分 析 其 工 作 條 件 、 性 能 以 提 高 模 具 的 使 用 壽 命 , 保 證 加 工 質(zhì) 量 , 降 低 生 產(chǎn) 成 本 , 就 顯 得 極 為 重 要 。 眾 所 周 知 , 模 具 熱 處 理 時(shí) , 特 別 是 在 淬 火 過(guò) 程 中 , 由 于 模 具 截 面 各 部 分 加 熱 和 冷 卻 的 不 一 致 而 引 起 的 溫 度 差 , 加 之 組 織 轉(zhuǎn) 變 的 不 等 時(shí) 性 等 原 因 , 使 得 模 具 截 面 各 部 分 體 積 膨 脹 不 均 勻 , 組 織 轉(zhuǎn) 變 的 不 均 勻 , 從 而 引 起 “ 組 織 應(yīng) 力 ” , 加 之 模 具 內(nèi) 外 溫 差 所 引 起 的 熱 應(yīng) 力 , 當(dāng) 其 內(nèi) 應(yīng) 力 超 過(guò) 模 具 的 屈 服 極 限 時(shí) , 就 會(huì) 引 起 模 具 的 變 形 和 開(kāi) 裂 。 因 此 , 精 密 復(fù) 雜 模 具 既 要 保 證 模 具 的 綜 合 力 學(xué) 性 能 和 模 具 的 精 度 , 又 要 避 開(kāi) 模 具 淬 火 這 一 關(guān) , 這 是 廣 大 模 具 制 造 者 和 熱 處 理 工 作 者 面 臨 的 一 項(xiàng) 重 要 研 究 課 題 。 一 、 預(yù) 硬 型 塑 料 模 具 銅 的 選 用 及 熱 處 理 模 具 淬 火 后 的 變 形 , 不 論 采 取 何 種 熱 處 理 方 法 , 熱 處 理 變 形 都 是 無(wú) 法 避 免 的 。 在 此 冶 金 工 作 者 提 供 了 一 種 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 供 應(yīng) 模 具 制 造 者 使 用 。 所 謂 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 是 鋼 廠(chǎng) 根 據(jù) 用 戶(hù) 的 要 求 在 供 貨 時(shí) 已 預(yù) 先 對(duì) 模 具 用 鋼 進(jìn) 行 了 熱 處 理 , 使 之 達(dá) 到 模 具 使 用 時(shí) 的 硬 度 要 求 。 根 據(jù) 模 具 的 工 作 條 件 , 這 個(gè) 硬 度 范 圍 變 化 較 大 , 較 低 硬 度 為 一 , 較 高 硬 度 為 , 在 這 種 硬 度 條 件 下 , 可 以 把 模 具 加 工 成 形 不 再 進(jìn) 行 熱 處 理 而 直 接 使 用 , 從 而 可 避 免 模 具 加 工 后 再 進(jìn) 行 淬 火 、 回 火 熱 處 理 操 作 所 造 成 的 氧 化 、 脫 碳 、 變 形 和 開(kāi) 裂 。 這 類(lèi) 鋼 適 宜 制 造 形 狀 復(fù) 雜 、 精 密 的 大 中 型 塑 料 模 具 , 從 而 保 證 了 模 具 的 制 造 精 度 。 目 前 , 我 國(guó) 使 用 和 新 近 研 制 的 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 , 大 多 數(shù) 以 中 碳 鋼 為 基 礎(chǔ) , 適 當(dāng) 加 人 、 、 、 和 等 合 金 元 素 制 成 。 對(duì) 于 硬 度 要 求 較 高 的 塑 料 精 密 模 具 硬 度 要 求 一 , 可 切 削 性 能 差 。 為 了 改 善 鋼 的 切 削 加 工 性 能 , 節(jié) 省 在 制 造 模 具 過(guò) 程 中 的 切 削 加 工 工 時(shí) , 延 長(zhǎng) 刀 具 使 用 壽 命 , 降 低 模 具 制 造 成 本 , 國(guó) 內(nèi) 外 發(fā) 展 了 一 些 易 切 削 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 , 即 在 鋼 冶 煉 時(shí) 加 入 少 量 的 、 、 和 等 元 素 , 使 預(yù) 硬 化 型 塑 料 鋼 模 具 在 較 高 硬 度 下 完 成 車(chē) 、 鉆 、 刨 、 銑 、 撞 和 磨 等 加 工 過(guò) 程 。 目 前 已 經(jīng) 列 人 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 的 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 僅 有 。 鋼 和 。 鋼 兩 種 , 另 外 , 加 上 近 年 來(lái) 研 制 引 進(jìn) 的 模 具 鋼 種 及 一 些 傳 統(tǒng) 中 碳 合 金 鋼 、 預(yù) 硬 型 塑 料 模 具 鋼 , 模 具 用 鋼 主 要 有 以 下 幾 種 。 鋼 、 鋼 、 鋼 、 鋼 、 議 鋼 、 。 鋼 、 鋼 、 訪(fǎng) 鋼 、 、 鋼 和 鋼 。 易 切 削 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 有 鋼 、 。 鋼 、 鋼 和 鋼 等 。 以 上 各 類(lèi) 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 可 根 據(jù) 精 密 塑 料 模 具 的 需 要 進(jìn) 行 選 用 。 當(dāng) 然 , 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 雖 然 在 鋼 廠(chǎng) 就 進(jìn) 行 了 最 終 熱 處 理 淬 火 、 中 高 溫 回 火 , 但 如 果 模 具 需 要 進(jìn) 行 改 鍛 或 進(jìn) 一 步 改 變 硬 度 和 力 學(xué) 性 能 , 可 以 對(duì) 模 坯 重 新 進(jìn) 行 淬 火 、 回 火 熱 處 理 , 而 且 必 須 在 鍛 造 后 進(jìn) 行 退 火 熱 處 理 , 其 工 藝 可 按 該 鋼 號(hào) 的 熱 處 理 工 藝 進(jìn) 行 , 但 只 要 在 模 具 加 工 前 進(jìn) 行 熱 處 理 也 可 作 精 密 復(fù) 雜 模 具 用 鋼 。 二 、 時(shí) 效 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 的 選 用 及 熱 處 理 模 具 熱 處 理 變 形 是 模 具 熱 處 理 三 大 難 題 之 一 變 形 、 開(kāi) 裂 和 淬 硬 , 預(yù) 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 雖 然 解 決 了 精 密 復(fù) 雜 模 具 熱 處 理 變 形 和 開(kāi) 裂 問(wèn) 題 , 但 是 模 具 硬 度 較 高 時(shí) 又 給 模 具 加 工 造 成 了 困 難 。 如 何 既 保 持 模 具 的 加 工 精 度 , 又 使 模 具 具 有 較 高 硬 度 , 同 時(shí) 還 具 有 高 的 綜 合 力 學(xué) 性 能 , 從 而 避 免 模 具 熱 處 理 時(shí) 的 變 形 、 開(kāi) 裂 , 這 是 精 密 、 復(fù) 雜 、 長(zhǎng) 壽 命 的 塑 料 模 具 選 材 及 熱 處 理 的 一 個(gè) 難 題 。 門(mén) 爹 蕩 戶(hù) 二 熱 加 工 嗣 熱 處 理 俘 翻 翩 為 此 , 國(guó) 內(nèi) 外 模 具 材 料 工 作 者 研 發(fā) 了 一 系 列 時(shí) 效 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 。 時(shí) 效 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 經(jīng) 固 溶 處 理 后 變 軟 一 般 為 一 , 可 以 進(jìn) 行 切 削 加 工 , 當(dāng) 模 具 制 造 成 型 后 再 進(jìn) 行 時(shí) 效 處 理 , 可 以 獲 得 較 高 的 綜 合 力 學(xué) 性 能 , 由 于 其 時(shí) 效 溫 度 低 , 模 具 變 形 較 小 , 所 以 是 精 密 復(fù) 雜 模 具 的 理 想 用 鋼 。 時(shí) 效 硬 化 型 塑 料 模 具 鋼 主 要 包 括 馬 氏 體 時(shí) 效 鋼 和 無(wú) 鉆 低 鎳 時(shí) 效 硬 化 鋼 兩 大 類(lèi) 。 馬 氏 體 時(shí) 效 硬 化 鋼 具 有 高 屈 強(qiáng) 比 、 良 好 的 切 削 加 工 性 和 焊 接 性 能 , 以 及 熱 處 理 工 藝 簡(jiǎn) 單 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 典 型 的 高 合 金 馬 氏 體 時(shí) 效 硬 化 鋼 有 鋼 、 鋼 、 鋼 和 麟 鋼 , 這 一 組 鋼 在 國(guó) 外 美 國(guó) 被 命 名 為 、 、 和 鋼 。 該 類(lèi) 鋼 的 固 溶 處 理 溫 度 一 般 為 左 右 , 固 溶 后 形 成 低 碳 板 條 狀 馬 氏 體 , 硬 度 為 一 犯 , 有 很 好 的 冷 變 形 加 工 和 切 削 加 工 性 能 。 鋼 的 時(shí) 效 溫 度 為 , 時(shí) 效 后 形 成 無(wú) 碳 或 微 碳 一 板 條 馬 氏 體 基 體 和 時(shí) 效 析 出 的 彌 散 度 大 且 顆 粒 極 小 的 金 屬 間 化 合 物 如 。 、 。 、 等 使 鋼 得 到 時(shí) 效 硬 化 , 具 有 較 高 的 強(qiáng) 度 , 其 硬 度 可 達(dá) 以 上 , 且 變 形 很 小 。 這 類(lèi) 鋼 在 高 強(qiáng) 度 、 高 韌 性 的 條 件 下 , 仍 具 有 良 好 的 韌 性 和 高 的 斷 裂 韌 度 。 類(lèi) 低 馬 氏 體 時(shí) 效 鋼 主 要 用 來(lái) 制 造 高 精 度 、 超 鏡 面 和 型 腔 復(fù) 雜 的 塑 料 模 具 。 但 該 類(lèi) 鋼 由 于 價(jià) 格 昂 貴 , 使 其 應(yīng) 用 受 到 限 制 。 為 了 降 低 模 具 材 料 費(fèi) 用 , 近 年 來(lái) 開(kāi) 發(fā) 了 一 些 無(wú) 鉆 、 低 鎳 的 馬 氏 體 時(shí) 效 鋼 , 如 鋼 , 其 鎳 含 量 大 幅 度 下 降 , 又 無(wú) 鉆 。 固 溶 處 理 溫 度 為 的 , 固 溶 處 理 后 的 硬 度 為 一 , 時(shí) 效 溫 度 為 一 , 固 溶 處 理 后 的 硬 度 為 左 右 。 由 于 時(shí) 效 析 出 相 的 數(shù) 量 比 高 合 金 馬 氏 體 時(shí) 效 鋼 少 , 所 以 時(shí) 效 尺 寸 變 形 較 小 一 般 約 為 , 有 利 于 控 制 模 具 的 變 形 , 且 價(jià) 格 便 宜 , 是 高 精 度 、 復(fù) 雜 和 長(zhǎng) 壽 命 塑 料 模 具 的 理 想 用 鋼 。 無(wú) 鉆 、 低 鎳 時(shí) 效 硬 化 鋼 是 新 發(fā) 展 的 鋼 種 之 一 , 其 合 金 元 素 比 馬 氏 體 時(shí) 效 鋼 低 , 特 別 是 鎳 含 量 較 少 , 屬 低 碳 中 合 金 鋼 , 其 代 表 鋼 號(hào) 有 鋼 、 鋼 等 。 鋼 是 一 種 低 碳 的 鎳 銅 鋁 鐵 合 金 鋼 , 是 新 型 時(shí) 效 硬 化 型 鏡 面 塑 料 模 具 鋼 , 具 有 優(yōu) 良 的 鏡 面 加 工 性 能 、 良 好 的 冷 熱 加 工 性 能 、 電 加 工 性 能 和 綜 合 力 學(xué) 性 能 。 固 溶 溫 度 為 左 右 , 保 溫 , 空 冷 , 固 溶 后 硬 度 為 。 固 溶 處 理 的 目 的 是 為 了 使 合 金 元 素 在 基 體 充 分 溶 解 , 使 固 溶 體 均 勻 化 并 達(dá) 到 軟 化 , 便 于 模 具 切 削 加 工 。 在 模 具 加 工 成 型 后 進(jìn) 行 時(shí) 效 處 理 , 時(shí) 效 溫 度 約 為 左 右 , 即 可 獲 一 的 較 高 硬 度 , 最 后 進(jìn) 行 拋 光 處 理 。 鋼 是 制 造 高 鏡 面 光 亮 的 精 密 復(fù) 雜 塑 料 模 具 的 理 想 材 料 , 深 受 一 些 模 具 用 戶(hù) 的 歡 迎 。 三 、 模 具 的 滲 氮 處 理 上 面 介 紹 了 兩 種 模 具 的 選 材 及 熱 處 理 , 為 了 繼 續(xù) 提 高 模 具 的 表 面 硬 度 , 增 加 模 具 的 使 用 壽 命 , 可 采 取 在 模 具 加 工 成 型 后 進(jìn) 行 低 溫 表 面 強(qiáng) 化 熱 處 理 。 滲 氮 是 將 氮 滲 人 模 具 的 表 面 , 以 提 高 模 具 表 面 的 硬 度 、 耐 磨 性 、 抗 咬 合 性 、 抗 腐 蝕 性 能 和 疲 勞 性 的 一 種 低 溫 表 面 強(qiáng) 化 工 藝 。 滲 氮 處 理 溫 度 較 低 , 一 般 在 內(nèi) 進(jìn) 行 。 對(duì) 于 預(yù) 硬 化 鋼 模 具 和 時(shí) 效 硬 化 鋼 模 具 , 滲 氮 溫 度 一 般 都 低 于 或 稍 高 于 回 火 或 時(shí) 效 溫 度 , 滲 氮 時(shí) 模 具 心 部 沒(méi) 有 相 變 , 滲 氮 后 模 具 基 體 硬 度 基 本 不 變 , 模 具 變 形 較 小 。 對(duì) 于 其 他 類(lèi) 鋼 制 作 的 精 密 復(fù) 雜 模 , 如 其 基 體 硬 度 要 求 不 高 , 而 表 面 硬 度 要 求 較 高 , 對(duì) 其 變 形 要 求 較 小 , 可 采 取 模 具 毛 坯 粗 加 工 后 進(jìn) 行 調(diào) 質(zhì) 熱 處 理 , 精 加 工 后 進(jìn) 行 低 溫 滲 氮 處 理 , 從 而 減 小 模 具 熱 處 理 變 形 , 這 是 一 些 模 具 制 造 廠(chǎng) 家 經(jīng) 常 采 用 的 加 工 方 法 。 一 般 來(lái) 說(shuō) , 合 金 鋼 模 具 經(jīng) 滲 氮 處 理 后 , 表 面 硬 度 可 達(dá) 以 上 , 對(duì) 于 含 有 一 定 量 的 鋼 , 滲 氮 后 模 具 表 面 硬 度 可 達(dá) 以 上 , 可 大 大 提 高 模 具 的 使 用 壽 命 。 四 、 結(jié) 語(yǔ) 精 密 復(fù) 雜 模 具 的 選 材 和 熱 處 理 是 模 具 制 造 者 和 熱 處 理 工 作 者 面 臨 的 一 項(xiàng) 重 要 研 究 課 題 , 其 核 心 是 變 形 和 硬 度 問(wèn) 題 , 它 關(guān) 系 到 模 具 的 精 度 和 使 用 壽 命 。 預(yù) 硬 化 型 鋼 和 時(shí) 效 硬 化 型 鋼 是 精 密 復(fù) 雜 模 具 較 理 想 的 模 具 材 料 。 它 避 免 了 模 具 成 型 后 的 淬 火 熱 處 理 , 從 而 減 少 和 避 免 了 模 具 熱 處 理 后 的 變 形 和 開(kāi) 裂 。 對(duì) 于 預(yù) 硬 化 型 、 時(shí) 效 硬 化 型 鋼 模 具 而 言 , 調(diào) 質(zhì) 后 模 具 再 進(jìn) 行 低 溫 滲 氮 處 理 是 精 密 復(fù) 雜 模 具 減 少 模 具 變 形 , 提 高 模 具 表 面 硬 度 和 耐 磨 性 , 延 長(zhǎng) 其 使 用 壽 命 的 較 好 的 一 項(xiàng) 工 藝 措 施 。 矛 蕩 戶(hù) 二 熱 加 工 熱 處 , 鍛 、 造 。 年 第 期 口 用 門(mén) 門(mén)