热锻模钢的淬火与回火各自需要注意什么
发布时间: 2025-09-12
热锻模钢淬火时需注意材料检查、装炉规范、温度控制、冷却方式、操作细节,回火时需注意及时回火、温度控制、时间控制、冷却方式、重复回火,具体如下:
淬火注意事项
材料检查与分析:
对重要模具,处理前应做好模具的检查和分析工作,包括取样分析材料的化学成分、观察金相组织等。若组织粗大或成片状珠光体,应重新退火。
锻模上的一些非加工面,往往在锻造过程已有折叠或表面有微裂纹,在淬火前应设法消除。
装炉规范:
大、中型锻模一般在箱式炉中加热,装炉时锻模与炉底之间距离应为50~75毫米,垫铁间距离不宜太大,以免引起变形。锻模与炉壁以及锻模之间距离均为150~200毫米。
为防止氧化脱碳,常把锻模置于专用浅铁盘中,盘底放一层约30~40毫米厚的保护剂(如10%木炭+90%铸铁屑混合物),把锻模工作面朝下放入盘中,四周空隙用黄泥涂抹密封。
温度控制:
预热:为了消除锻模在机械加工中的加工应力,避免因急剧加热而产生的热应力,零件装炉后,通常在600~650℃温度范围内进行预热。对大型模具还应进行500~600℃的一次预热,或再加一次720~740℃的二次预热。
淬火温度:应根据钢的化学成分、锻模的形状和技术要求等因素来决定。例如,5CrNiMo钢的淬火温度为830~860℃,5CrMnMo钢的淬火温度为820~850℃。大型锻模取上限温度,尺寸小的锻模取下限温度。
保温时间:需确保钢完全奥氏体化,且碳化物充分溶解。保温时间可根据模具高度和加热系数来计算,箱式炉加热系数一般为0.8~1.0分/毫米。
冷却方式:
预冷:为了减少锻模在冷却过程中所产生的热应力,减少零件的变形和开裂,将出炉的锻模在空气中预冷至750~780℃(小型锻模3~4分钟,中型锻模4~6分钟,大型锻模6~8分钟),然后淬入油中。
油淬:模具淬入油中约5分钟后,将尾部提出油面,停留约5分钟左右,使燕尾温度回升至油迹烧干,再浸入油中,3~5分钟后再提出,如此反复3~5次,待整个模具冷却至200℃左右时提出,然后立即转入回火。
操作细节:
为避免燕尾槽在淬火时开裂,可在圆角处缠上石棉绳,以减小该处淬火时的冷却速度。
淬火后,如锻模在空气中缓慢冷却,将出现回火脆性,冲击值显著降低,故锻模淬火后应立即回火,不可停留过久。
回火注意事项
及时回火:
锻模淬火完毕从油中提出后,必须立即回火,不可停留过久,以免模具在冷却过程中因过大的组织应力而导致变形和开裂。
温度控制:
回火温度应根据材料与所要求硬度的情况,通过试验进行选择。例如,5CrMnMo及5CrNiMo钢的回火温度可根据所需硬度在460~580℃范围内调整。
大型锻模淬火状态下内应力大,若直接在已升到回火温度的炉中加热容易引起开裂,故常选用先在350~400℃左右加热均温(0.5~0.6分钟/毫米)后,再以40~50℃/小时速度升到回火温度。
时间控制:
回火时间需根据模具高度和加热系数来计算,一般小型锻模保温4~5小时,中型锻模保温5~7小时,大型锻模保温7~9小时。
冷却方式:
回火以后,如锻模在空气中缓慢冷却,将出现回火脆性,故锻模回火后常在油中冷却(钼是减少或消除回火脆性的元素,故5CrMnMo及5CrNiMo等钢制的零件也可在空气中冷却),冷至100~150℃后出油空冷。
重复回火:
对截面较大、形状复杂的大型锻模,回火后再用较低的温度(200~300℃)回火一次,以消除因快速冷却而产生的内应力。