專家談模具真空熱處理技術(shù)

對(duì)真空爐淬火筐四個(gè)角各放置一個(gè)立柱，讓立柱的高度超過(guò)制件的高度20cm左右，放置一層制件后，在筐內(nèi)放一塊支持板如圖3所示，四個(gè)立柱剛好支持住該板，再在此板擺放制件。依次類推，如情況允許，可擺放第三層。這樣使每層制件在淬火筐內(nèi)互不接觸，每層都有較大的空間來(lái)保證后續(xù)的加熱、冷卻。??

改進(jìn)效果??

通過(guò)對(duì)淬火筐的改進(jìn)，具備了以下優(yōu)點(diǎn)：??

（1）淬火筐空間得到進(jìn)一步應(yīng)用??

原來(lái)為保證加熱和后期冷卻均勻，同時(shí)防止加熱過(guò)程中因制件自重?cái)D壓造成變形，大件裝筐只裝一層?，F(xiàn)在通過(guò)四角支柱和中間板，可進(jìn)行再次裝料。使上一層的制件與底層制件不接觸。同時(shí)，采用框結(jié)構(gòu)，在整個(gè)熱處理過(guò)程中，能充分保證制件受熱和冷卻均勻。每次裝料為原來(lái)的2倍，使真空淬火爐使用效率提升一倍，經(jīng)濟(jì)效益長(zhǎng)遠(yuǎn)可觀。??

（2）操作簡(jiǎn)單??

支柱和中間板與料框不是強(qiáng)行連接，操作者只是在原有料筐四角各放上一個(gè)立柱，然后搭上板，為防止傾斜，必要時(shí)可用鐵絲將中間隔板綁扎在真空淬火筐上?？傮w勞動(dòng)強(qiáng)度不高，安放和取出非常方便。??

（3）通用性、兼容性強(qiáng)??

支柱的長(zhǎng)度根據(jù)平時(shí)操作制件的大小加工幾組，根據(jù)工件的大小進(jìn)行選用，可保證不同大型制件真空淬火時(shí)的使用。具有很強(qiáng)的通用性。同時(shí)，在筐底鋪上鐵絲網(wǎng)，也可進(jìn)行多層小制件的真空淬火，使該淬火筐對(duì)小型制件也具備了兼容性。??

（4）后期維護(hù)方便??

淬火料框在多次熱處理后會(huì)出現(xiàn)底板變形的情況，需要對(duì)淬火筐進(jìn)行校正。淬火筐作為一個(gè)整體，對(duì)底部校正非常繁瑣，在壓力機(jī)上不易進(jìn)行。而中間支撐板作為一個(gè)獨(dú)立部件可單獨(dú)進(jìn)行校正，用壓力機(jī)可方便完成校正。??

用中溫、高溫鹽浴爐加熱，用低溫堿浴、硝鹽浴進(jìn)行分級(jí)等溫冷卻及回火，曾是當(dāng)年模具熱處理的主要手段。??

然而，由于加熱鹽浴爐存在很多缺點(diǎn)：所用氯化鋇原料有毒，產(chǎn)生的廢氣、廢渣污染環(huán)境，淬火作業(yè)以及脫氧撈渣時(shí)，員工在爐前承受高溫輻射，工作條件艱辛，淬油冷卻時(shí)，黑煙騰起直沖屋頂，堿浴、硝鹽浴廢渣收集和處置困難重重，這些都是熱處理車間臟、亂、差的原因之一。為此，再也不能用犧牲環(huán)境和員工健康為代價(jià)換取眼前利益，政府相關(guān)部門(mén)已嚴(yán)令逐步淘汰和禁止新建浴爐裝備。??

真空爐無(wú)廢氣、煙塵，無(wú)廢水、廢渣，無(wú)環(huán)境污染，改善了勞動(dòng)條件，被稱作光亮熱處理、清潔熱處理和綠色熱處理。真空爐加熱工件無(wú)氧化、無(wú)脫碳、無(wú)合金元素貧化，脫脂脫氣，真空提純，避免氫脆，能實(shí)現(xiàn)分級(jí)等溫淬火，能控制加熱與冷卻，為自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。??

與鹽浴爐加熱相比，在快速和局部加熱方面，真空爐也有不足，因?yàn)樵谀承┨囟▓?chǎng)合下，這種操作也是需要的。??

GB/T1299-2000所列出的全部合金工具鋼，以及高速工具鋼、不銹鋼、軸承鋼等都適合真空高壓氣淬和油淬，常用的鋼號(hào)有Cr12MoV、D2、1.2379、K110、DC11、SLD、QC11、XW42、K340、DC53、4Cr5MoSiV1、H13、1.2344、W302、SKD61、DHA1、DAC、8402、QD61、8407、DH31、DAC55、QDN、W6Mo5Cr4V2Co5、M2、1.3343、SKD51、W6Mo5Cr4V2、Co5、M35、1.3243、MH55、3Cr2NiMo、P20、1.2738、PX5、718、4Cr13、9Cr18、420、440C、17-4PH、17-7HP、GCr15、65Nb、LD、GD、HM1、HM3、Y4、Y10、GR鋼等。用這些鋼種制造的沖裁、拉深、擠壓、彎曲、搓絲、熱鍛、溫鍛、壓鑄及塑料模具零件，經(jīng)真空熱處理獲得了剛韌兼?zhèn)浞€(wěn)定可靠的組織與性能，確保提高模具使用壽命。??

臥式雙室高壓氣淬和油淬真空爐，較適合模具淬火，應(yīng)把體積或壁厚相近的零件同爐加工，以設(shè)定恰當(dāng)統(tǒng)一的保溫時(shí)間，包括加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)間、冷卻速度等熱處理工藝參數(shù)，對(duì)零件性能影響至關(guān)重要。??

零件表面和心部的溫度差，加熱與冷卻的不均勻是造成淬火變形和開(kāi)裂的主要原因。淬火加熱和隨后的保溫是為了合金元素充分溶解和奧氏體均勻化。??

應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料給出的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定淬火加熱溫度，要求二次硬化和回火穩(wěn)定性高的場(chǎng)合取上限，防止變形和開(kāi)裂的場(chǎng)合取下限，保溫時(shí)間指全爐最厚零件心部到達(dá)淬火溫度后的停留時(shí)間，其與電爐功率、裝爐量、裝爐方式和零件大小等因素相關(guān)。??

用H=30+厚度/50×10min進(jìn)行估算保溫時(shí)間H是可行的。淬火加熱溫度超過(guò)1000℃時(shí)，一般要經(jīng)過(guò)兩次預(yù)熱：第一次580℃，第二次850℃。第一次預(yù)熱保溫時(shí)間是淬火保溫時(shí)間H的2倍，第二次預(yù)熱保溫時(shí)間約為H/3。??

加熱時(shí)，真空度過(guò)高會(huì)造成材料中合金元素?fù)]發(fā)，常用物理量Pa（帕斯卡）、bar（巴1bar=10MPa）和Torr（托，1Torr=133.322Pa）來(lái)標(biāo)注真空度，三者之間有一定的換算關(guān)系。預(yù)熱階段采用較低的真空度，加熱和保溫階段真空度較高，一般在10-1bar、10-2bar和10-3bar之間選擇。高壓氣淬的冷卻速度與熱交換器冷卻水流量；氣體種類、溫度和流速；氣體壓力、氣流形式和分布；工件大小和裝爐量相關(guān)。有研究表明：10bar低溫氮?dú)獾睦渌俦?bar提高30%～40%，20bar比6bar提高80%以上。??

油淬時(shí)應(yīng)選擇質(zhì)量好的真空淬火油，并通過(guò)工藝改進(jìn)防止工件冷卻時(shí)增碳。??

回火的目的是消除應(yīng)力和獲得要求的組織與性能。模具回火常在預(yù)抽真空后再回充氮?dú)獗Ｗo(hù)的井式爐中進(jìn)行??

真空爐無(wú)廢氣、煙塵，無(wú)廢水、廢渣，無(wú)環(huán)境污染，改善了勞動(dòng)條件，被稱作光亮熱處理、清潔熱處理和綠色熱處理。真空爐加熱工件無(wú)氧化、無(wú)脫碳、無(wú)合金元素貧化，脫脂脫氣，真空提純，避免氫脆，能實(shí)現(xiàn)分級(jí)等溫淬火，能控制加熱與冷卻，為自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。??

與鹽浴爐加熱相比，在快速和局部加熱方面，真空爐也有不足，因?yàn)樵谀承┨囟▓?chǎng)合下，這種操作也是需要的。??

GB/T1299-2000所列出的全部合金工具鋼，以及高速工具鋼、不銹鋼、軸承鋼等都適合真空高壓氣淬和油淬，常用的鋼號(hào)有Cr12MoV、D2、1.2379、K110、DC11、SLD、QC11、XW42、K340、DC53、4Cr5MoSiV1、H13、1.2344、W302、SKD61、DHA1、DAC、8402、QD61、8407、DH31、DAC55、QDN、W6Mo5Cr4V2Co5、M2、1.3343、SKD51、W6Mo5Cr4V2、Co5、M35、1.3243、MH55、3Cr2NiMo、P20、1.2738、PX5、718、4Cr13、9Cr18、420、440C、17-4PH、17-7HP、GCr15、65Nb、LD、GD、HM1、HM3、Y4、Y10、GR鋼等。用這些鋼種制造的沖裁、拉深、擠壓、彎曲、搓絲、熱鍛、溫鍛、壓鑄及塑料模具零件，經(jīng)真空熱處理獲得了剛韌兼?zhèn)浞€(wěn)定可靠的組織與性能，確保提高模具使用壽命。??

臥式雙室高壓氣淬和油淬真空爐，較適合模具淬火，應(yīng)把體積或壁厚相近的零件同爐加工，以設(shè)定恰當(dāng)統(tǒng)一的保溫時(shí)間，包括加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)間、冷卻速度等熱處理工藝參數(shù)，對(duì)零件性能影響至關(guān)重要。??

零件表面和心部的溫度差，加熱與冷卻的不均勻是造成淬火變形和開(kāi)裂的主要原因。淬火加熱和隨后的保溫是為了合金元素充分溶解和奧氏體均勻化。??

應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料給出的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定淬火加熱溫度，要求二次硬化和回火穩(wěn)定性高的場(chǎng)合取上限，防止變形和開(kāi)裂的場(chǎng)合取下限，保溫時(shí)間指全爐最厚零件心部到達(dá)淬火溫度后的停留時(shí)間，其與電爐功率、裝爐量、裝爐方式和零件大小等因素相關(guān)。??

用H=30+厚度/50×10min進(jìn)行估算保溫時(shí)間H是可行的。淬火加熱溫度超過(guò)1000℃時(shí)，一般要經(jīng)過(guò)兩次預(yù)熱：第一次580℃，第二次850℃。第一次預(yù)熱保溫時(shí)間是淬火保溫時(shí)間H的2倍，第二次預(yù)熱保溫時(shí)間約為H/3。??

加熱時(shí)，真空度過(guò)高會(huì)造成材料中合金元素?fù)]發(fā)，常用物理量Pa（帕斯卡）、bar（巴1bar=10MPa）和Torr（托，1Torr=133.322Pa）來(lái)標(biāo)注真空度，三者之間有一定的換算關(guān)系。預(yù)熱階段采用較低的真空度，加熱和保溫階段真空度較高，一般在10-1bar、10-2bar和10-3bar之間選擇。高壓氣淬的冷卻速度與熱交換器冷卻水流量；氣體種類、溫度和流速；氣體壓力、氣流形式和分布；工件大小和裝爐量相關(guān)。有研究表明：10bar低溫氮?dú)獾睦渌俦?bar提高30%～40%，20bar比6bar提高80%以上。??

油淬時(shí)應(yīng)選擇質(zhì)量好的真空淬火油，并通過(guò)工藝改進(jìn)防止工件冷卻時(shí)增碳。??

回火的目的是消除應(yīng)力和獲得要求的組織與性能。模具回火常在預(yù)抽真空后再回充氮?dú)獗Ｗo(hù)的井式爐中進(jìn)行??

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