3Cr2W8V鋼制拖拉機(jī)叉速器半軸齒輪模高溫淬火
拖拉機(jī)叉速器半軸齒輪模使用3Cr2W8V鋼制造,硬度要求為48~52HRC。模具毛坯熱處理后,再經(jīng)電火花或線切割加工成形。熱處理工藝如下:
1)550℃、850℃兩次預(yù)熱。
2)1180~1200℃高溫加熱淬油,油冷至200℃左右出爐,空冷幾分鐘后立即回火。
3)580℃×2h+560℃×2h兩次回火。第二次回火冷到室溫后清洗干凈,補(bǔ)充240℃×2h去應(yīng)力回火,這時(shí)消除線切割裂紋有益。
經(jīng)上述工藝處理后,硬度為50~51HRC,可精鍛齒輪3200件以上,比常規(guī)處理壽命提高3倍多。
經(jīng)電火花或線切割加工后的3Cr2W8V模具,再施以200℃×4h低溫油回火,即可清除應(yīng)力,又可以延長(zhǎng)模具壽命。
3Cr2W8V鋼制鏡合金壓鑄模鹽浴淬火工藝
由于鋅合金壓鑄模工作時(shí)模腔溫度一般不超過400℃,所以淬火加熱溫度不宜太高。具體操作規(guī)范如下:
(1)預(yù)熱 600℃、850℃兩次鹽浴預(yù)熱。
(2)淬火回火 1050~1100℃加熱,淬油,油冷至200℃左右出油空冷,淬火后硬度為51~54HRC;580℃×2h×3次回火,回火后硬度為44~48HRC。
(3)新模具定期去應(yīng)力回火 新模壓鑄3000件以上去一次應(yīng)力,壓鑄10000件以上再去一次應(yīng)力,壓鑄到30000~40000件最后去一次應(yīng)力。當(dāng)壓鑄到5萬件后模具仍較穩(wěn)定,應(yīng)將去應(yīng)力回火溫度提高到560℃,保持5h,隨爐冷至100℃以下出爐空冷。也可以用振動(dòng)時(shí)效法去應(yīng)力,將模具接上振動(dòng)饋入器后,振動(dòng)處理40~50min,可將模具內(nèi)應(yīng)力完全清除。
3Cr2W8V鋼制1600kN摩擦壓力機(jī)熱鍛模高溫淬火高溫回火
熱鍛模采用鹽浴加熱,熱處理工藝參數(shù)如下:
(1)預(yù)熱 600℃×1min/mm+850℃×30s/mm兩次預(yù)熱。
(2)淬火 1150℃×15s/mm加熱,淬60~80℃熱油,油冷至200℃左右在出油空冷。淬火后硬度為51~55HRC。
(3)回火660~680℃×2h×3次回火,回火出爐油冷。回火后硬度為39~41HRC。最后補(bǔ)充220℃×3h去應(yīng)力回火。
經(jīng)上述工藝處理的熱鍛模壽命達(dá)6972件,是常規(guī)處理模具的2倍。
3Cr2W8V鋼制大型多芯頭模具箱式爐加熱淬火
大型多芯頭模具是125000kN水壓機(jī)大截面多孔薄壁鋁合金型材的重要模具,外形尺寸為φ688mm×146mm。熱處理工藝如下:
(1)球化退火 將模具裝入φ780mm×230mm無蓋桶內(nèi),為防止氧化脫碳,需加鑄鐵屑等填料,最后用水玻璃耐火泥密封;650℃×3h預(yù)熱,隨爐升溫850℃×6h,停電降溫740℃×8h,爐冷至500℃出爐空冷。
(2)淬火處理 淬火前對(duì)模具表面刷涂石墨油,模底放一層約5mm厚的石棉板,模子型腔用石棉板、鑄鐵屑保護(hù)。用Q235A鋼板焊成仿形套罩對(duì)芯頭加以保護(hù)。采用階梯式加熱,即在400℃裝箱入爐,并保溫1.5h,然后以60℃/h速度加熱到600~650℃×3~3.5h,最后升溫到1070~1080℃,保溫時(shí)間按0.9~1.0h/100mm計(jì)算。模具出爐淬火時(shí),首先要去掉石棉板和鑄鐵屑保護(hù)層(芯頭保護(hù)套除外),預(yù)冷到920~950℃,立即淬入L-AN32全損耗系統(tǒng)用油中,采用油冷15min—空冷50s—油冷20 min—空冷60s—油冷20min的間隙冷卻方式,減少截面上的溫差,使冷卻均勻,降低淬火應(yīng)力,確保淬火質(zhì)量。
(3)回火處理 模具淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。320℃裝爐,并在此溫度保溫2~3h,然后以60℃/h加熱速度升溫,620~670℃×2h×4次回火,回火加熱以后,以50℃/h速度冷卻到400℃出爐空冷。回火后硬度為40~44HRC。
按上述工藝處理的大型多芯頭模具,可擠壓鋁型材300多根,而常規(guī)處理模具僅擠壓80多根,壽命提高近4倍。
3CR2W8V鋼制鋁型材熱擠壓模中溫回火工藝
3CR2W8V鋼制鋁型材熱擠壓模失效形式主要有開裂、磨損和變形三種。開裂中平模角裂最為嚴(yán)重,有的占平模失效比例的70%以上。解決平模角裂的措施,一般是在擠壓時(shí)加導(dǎo)流模,以減輕設(shè)計(jì)應(yīng)力,防止模具早期角裂,但因它的形狀不能適用于所有模具,只有當(dāng)擠壓力尚有剩余的情況下才是有效的。此外,采用導(dǎo)流模將增加模具的費(fèi)用。采用高溫淬火和中溫回火工藝,可提高模具的斷裂韌度,使模具的壽命提高1~3倍。熱處理工藝簡(jiǎn)介如下:
(1)調(diào)質(zhì) 1060℃加熱淬油,730~740℃高溫回火。
(2)淬火 1095~1105℃×12~15s/mm,預(yù)冷至830~850℃淬油;油冷至250℃左右,立即入390~400℃硝鹽中等溫1.5~2h。
(3)回火 480~500℃×2.5h×2次回火。
(4)中間去應(yīng)力回火 當(dāng)擠壓到3000~4000件時(shí),卸下模具施以200℃×8~10h去應(yīng)力回火。
按上述工藝處理后,可擠壓1000余件,而常規(guī)處理才擠壓300件。
鋁型材熱擠壓的工作溫度為400~500℃,模具在使用過程中軟化傾向小。采用500℃以下溫度回火,不必?fù)?dān)心模具熱強(qiáng)性和耐磨性的降低;同時(shí),由于模具的溫升不會(huì)超過500℃,服役過程中殘留奧氏體基本穩(wěn)定,可以使斷裂韌度長(zhǎng)時(shí)間保持不變。
此外,在中溫回火的前提下,適當(dāng)提高淬火溫度,除了增加材料的斷裂韌度以外,還可以使沖擊韌度保持較高水平。試驗(yàn)證明,采用1150~1250℃加熱淬火+中溫回火,是熱擠壓模強(qiáng)韌化有力措施,可以改善組織,有效地減輕或防止模具開裂。某鋁型材加工廠用上述處理工藝,模具的使用壽命比較穩(wěn)定,較常規(guī)處理提高1~3倍。
3CR2W8V鋼制熱作模具高溫淬火中溫回火
不少人認(rèn)為,在同樣的硬度前提下,1150℃淬火獲得的強(qiáng)度最高,高于1150℃淬火強(qiáng)度反而下降。淬火后的硬度一般隨淬火溫度的升高而升高,但當(dāng)淬火溫度高于1150℃時(shí),淬火后的硬度不再升高,反而會(huì)引起一系列的其他問題,比如晶粒粗大、應(yīng)力增加,故認(rèn)為淬火溫度高于1150℃有害無益。這種看法有些片面。下面列舉幾個(gè)3CR2W8V鋼熱作模具高溫淬火中溫回火的應(yīng)用實(shí)例。
重慶某廠100mm×100mm×300mm壓型模,采用1250℃淬火,400℃回火,基本消除模具早期斷裂的現(xiàn)象,壽命提高1倍左右。
四川某汽車廠鋼板彈簧熱卷耳3CR2W8V鋼模具,采用1250℃淬火+深冷處理后400℃回火,熱疲勞性能大大提高,使模具壽命從原來的2000件提高到2900件。該廠將高溫淬火推廣到3CR2W8V鋼制截面彈簧熱擠壓模上,1250℃淬火,400℃回火,使用壽命從原來不到1萬次提高到1.28萬次。
海南某軸承廠3CR2W8V鋼熱鍛模采用1250℃淬火,400℃回火,模具壽命從10萬次提高到13.5萬次。
還有許多3CR2W8V鋼模具高溫淬火中溫回火的應(yīng)用實(shí)例。
高溫淬火使碳化物充分溶解,合金元素的作用得到進(jìn)一步發(fā)揮,使材料的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性提高;600℃以上高溫回火,沿晶界板出的M3C型鏈狀碳化物導(dǎo)致高溫回火脆性,而中溫回火可以避免高溫回火脆性的產(chǎn)生。
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