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模具制造过程中,常用到哪些热处理方法?其作用是什么?

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。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
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。其实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变。
①退火作用
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。其实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变。
A.降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工;
B.细化晶粒,消除因锻、焊等引起的组织缺陷,使钢的组织成分均匀,改善钢的性能或为以后的热处理做准备;
C.消除钢中的内应力,以防止变形或开裂。
②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。
A.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O,3%-0.6%的中碳钢和中碳合金钢。
B.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。
C.去应力退火  为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成的残余应力及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。
D.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,
E.等温退火  就是将钢件或毛坯加热到高于AC3(或Aci)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
正火是将钢材或钢件加热到AC3以上30一50℃,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:
A.可消除过共析钢中的网状碳化物,改善钢的切削加工性能;
B.细化过热铸,锻件晶粒和消除内应力;
C.对含碳量小于O.416的中、低碳钢可用正火代替退火做预先热处理;
D.含碳量在O.4%-0.7%的不太重要的工件可在正火状态下使用。
(3)淬火
淬火就是将钢加热到AC3或Aci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。
淬火作用是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次或以上的回火加工,以调整其组织及应力等。
(4)回火
回火是钢件淬硬后,再加热到低于Aci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。
①回火目的
A.合理地调整力学性能,使工件满足使用要求;
B.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;
C.降低或消除淬火内应力,以减少工件的变形并防止开裂。
②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3类。
A.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;
B.中温回火  回火温度在250-500℃,回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体;
C.高温回火  回火温度在500一650℃,回火后组织为回火索氏体十残余奥氏体,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500一600℃,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。
(5)调质
调质是使钢件获得比退火、正火更好的综合力学性能,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。
(6)渗碳
渗碳是使模具零件表面具有高硬度和耐磨性,而心部仍保留原的良好韧性和强度,属于表面强化处理。
(7)氮化
氮化是用于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。
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