常用铸造模具用钢的热处理

2.常用铸造模具用钢的热处理

(1)ZG4Cr13Ni钢的热处理(砂型铸造)

工艺1:铸造后立即在700℃回火2次,回火组织为铁素体和均匀分布的细粒状碳化物,硬度为24HRC。

工艺2:将铸造模具加热至1000℃空冷淬火后,再在700℃回火2次,热处理后硬度为25HRC,其碳化物分布较工艺1更加均匀。

(2)ZG4Cr3Mo2WV钢的热处理(陶瓷型精铸锻模用钢)

1)预备热处理。预备热处理的目的是消除铸造、清理、切割浇口时产生的组织应力和热应力,使模具的组织及性能均匀,以减少模具最终热处理时发生的变形及开裂,也为了降低硬度,便于机械加工。

由于铸态组织中存在柱状晶组织及树枝偏析,铸态组织往往不均匀,冷却过程中产生的热应力也较大,所以铸造模具的退火温度比同一牌号的锻造模具退火温度要偏高30~50℃,而且升温较慢、时间偏长,以利于消除树枝偏析及应力,为最终热处理打下基础。

2)淬火及回火。加热到500℃等温0.5~1h,然后以50℃/h的速度加热到1050~1100℃,淬油冷却,硬度≥50HRC。回火温度为570~650℃,硬度为45~50HRC。

由于铸造模块应力较大,因此淬火时的加热速度应缓慢,加热时间稍长。

铸造模具浇注时,可能发生氧化、脱碳及组织不均匀,也可能产生疏松、裂纹等问题。因此热处理时应特别注意防止继续氧化、脱碳、热处理变形及开裂。

(3)ZGMn13钢的热处理(https://www.daowen.com)

ZGMn13钢是一种高耐磨性钢,因其切削加工困难,多为铸造成形。ZGMn13钢wC=1.0%~1.4%,wMn=10%~14%。碳含量高可以提高耐磨性;锰是扩大奥氏体相区的合金元素,锰含量很高,可以保证处理后得到单相的奥氏体组织。此外,锰与碳能形成碳化物Mn3 C或(Fe,Mn)3 C,在铸态组织中,有碳化物沿奥氏体晶界分布,使钢的力学性能变坏。为了提高钢的强度、韧性和耐磨性,消除晶界上的碳化物,必须对ZG120Mn13钢进行水韧处理。

1)水韧处理。1050~1100℃加热,经水冷可得到均匀单一的奥氏体组织,硬度为180~220HBW,塑性、韧性好。但受到强烈的冲击、很大的压力和剧烈的摩擦时,表面会因塑性变形而产生强烈的加工硬化,使表面硬度迅速升到500~600HBW,从而极大地提高其耐磨性。同时伴有马氏体产生及沿滑移面形成ε相,从而使表面层高度耐磨,而心部仍有很高的强韧性。

2)细晶化处理。将铸件加热到1000~1200℃固溶处理后,再在500~700℃进行珠光体处理,最后在950~1100℃再进行固溶处理,从而使晶粒细化、提高其韧性及耐磨性。

3)弥散处理。含有强碳化物形成元素的高锰钢,通过弥散处理,可获得奥氏体基体上弥散分布着第二相硬质点的组织,能阻碍位错运动,提高钢的加工硬化能力,进而提高钢的耐磨性。其工艺是1100℃水韧处理后,460~480℃时效4~6h,再加热至850℃保温3~6h水冷淬火。这种方法能有效地使晶粒内的弥散碳化物析出,可大大提高钢的耐磨性。

(4)ZG4Cr3Mo2WV铸造锻模的热处理

ZG4Cr3Mo2WV铸造锻模在加热时碳化物稳定,具有较高的热硬性、耐磨性,并且有相当高的断裂韧度和高温冲击吸收能量。

1)常规热处理。加热温度为1080℃,油冷,回火温度为700℃。回火后硬度为43HRC。处理后汽车前梁锻模变形大,硬度高,加工困难。

2)铸态直接高温回火。在铸态700℃时,直接高温回火,硬度为32HRC,减少了变形,而且获得高的综合性能。