1.钢的淬火加热
(1)淬火加热温度的选择
模具零件淬火加热温度主要取决于钢的化学成分,结合具体的工艺因素进行确定。
1)亚共析钢的淬火加热温度一般为Ac3以上30~50℃。这是为了得到细晶粒的奥氏体,以便淬火后获得细小的马氏体组织。如果加热温度过高,则钢的氧化脱碳严重,奥氏体晶粒粗化,淬火后马氏体组织粗大,使钢的性能脆化,而且在淬火冷却时很容易引起变形和裂纹。如果在Ac1~Ac3之间加热,组织中将先有一部分共析铁素体存在,在随后的淬火冷却中,由于铁素体不发生转变而使淬火组织中存在铁素体,造成钢的硬度不足、强度不高。
2)共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1以上30~50℃。过共析钢在淬火加热以前都要经过球化退火,故加热到Ac1以上时,其组织是奥氏体和一部分未溶的细粒状渗碳体。淬火后的组织为细小马氏体加上颗粒状渗碳体和少量残留奥氏体。弥散分布的颗粒状渗碳体对钢的硬度和耐磨性有利。如果将过共析钢加热到Accm以上,则由于奥氏体晶粒粗大,碳含量提高,会使淬火后的马氏体也粗大,且残留奥氏体量增加,这不仅降低钢的硬度、耐磨性和韧性,而且还会增加模具变形和开裂的倾向,因此共析钢和过共析钢加热到Ac1以上是适宜的。常用的淬火加热温度和淬火冷却介质见表8-6。
表8-6 常用的淬火加热温度和淬火冷却介质

(2)加热介质
在淬火加热时,使用的加热炉不同,其加热介质也不同,因而工件的加热速度及所受到的化学作用(如氧化、脱碳等)也不同,这将直接影响钢的热处理工艺制度和模具的热处理质量。
按加热介质的不同有空气中的氧化加热淬火(如普通的箱式电炉和井式电炉)、可控气氛保护加热淬火(目前我国常用的可控气氛有吸热式气氛、放热式气氛、放热-吸热式气氛、有机液体裂解气氛、氨制备气氛、氮基气氛、氢气、木炭制备气氛等)、盐浴加热淬火(常用盐浴成分及工作温度见表8-7)、真空加热淬火等。模具零件采用真空加热淬火已是高精度模具提高产品质量的重要途径之一。
表8-7 常用盐浴成分及工作温度

(续)

(3)淬火加热速度(https://www.daowen.com)
加热速度太慢,工件易氧化、脱碳,生产率低,成本高;但升温速度太快,模具表面和中心会产生温差,温差越大,热应力越大,因而产生变形和开裂的可能性也越大。应根据工件材质和尺寸选择合适的加热方法与加热速度。
(4)淬火加热时间
淬火温度确定以后,就应确定加热时间,加热保温时间太短,工件内部没有热透,淬火后硬度达不到要求;加热时间太长,则不仅造成电能和工时的浪费,而且增大奥氏体晶粒粗大和工件氧化脱碳的倾向。因此必须确定一个适当的加热保温时间。
1)加热时间的计算。加热时间包括升温、均温和保温时间。为了使模具内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体均匀化,就必须在模具淬火加热阶段保温一定的时间。
在具体生产条件下,模具加热时间与钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸、加热介质、升温特点、预热与否及预热温度和次数、装炉方式及装炉量等许多因素有关,因此常借助于经验数据和公式。常用的经验公式为
τ=αKD
式中 τ——加热时间(min);
α——工件加热系数(min/mm),见表8-8;
K——工件装炉系数,一般由经验而定,常取1~2;
D——工件的有效厚度(mm)。
表8-8 工件加热系数α (单位:min/mm)

2)主要考虑因素。由于具体加热条件不同,确定比较复杂,差别也较大,在不同加热条件下加热可应用经验公式,但更应考虑如下因素:钢的特性;加热炉及加热介质的特性;奥氏体化温度的高低;升温特点,预热与否及预热温度及次数;装炉方式及装炉量。