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    工具钢回火方法

    时间:2022-09-05        阅读

      


      回火是利用加热缓解淬火工件内积蓄的应变,调整硬度提高韧性的热处理方法。在回火过程中,碳化物从淬火形成的硬而脆的马氏体中析出,淬火马氏体变成韧性好的回火马氏体,同时钢中的残余奥氏体被分解,产生二次硬化的效果。


      大部分工具钢是在高温状态下使用的,所以一般采用二次硬化型的高温回火处理(500~650℃),以获得模具的稳定性。但对冷作模具用工具钢,有时采用200℃左右的低温回火处理。图4是SKD11的回火温度和硬度、残余奥氏体量的关系。以SKD11为代表的高碳钢的马氏体转变终了温度在室温以下,所以,淬火后约有20%的残余奥氏体存在。这些残余奥氏体在450℃以上是比较稳定的。


      残余奥氏体比较软,所以使模具整体具有较高的韧性。200℃左右的低温回火处理使碳化物从马氏体中析出,淬火马氏体变成回火马氏体,韧性得到提高。低温回火钢的硬度约为60HRC。在模具使用和热处理后的加工(放电加工、表面处理等)中如果没有温度升高,采用低温回火可使模具获得高硬度和高韧性。


      尺寸经年变化是冷作模具的重要问题。尺寸经年变化是未分解的不稳定奥氏体随时间的延长发生转变、膨胀引起尺寸变化的现象。一般来说,残余奥氏体每转变1%,模具尺寸会发生0.01~0.015%的伸长。这种尺寸变化即使在室温下,在热处理后的几年内也会缓慢进行。因此这种现象成为要求高尺寸精度的冷作模具的大问题。抑制尺寸经年变化的方法是减少残余奥氏体量或使奥氏体稳定化。


      减少残余奥氏体量的一种方法是深冷处理。深冷处理是在淬火时,将工件冷却到室温以下。促进马氏体转变,减少残余奥氏体量的处理方法。深冷处理使用的冷却介质一般是干冰(-78℃),但也用使用液态氮(-196℃)进行超深冷处理,以获得进一步减少残余奥氏体量的效果。减少残余奥氏体量的另一种方法是提高回火温度,促进残余奥氏体分解。例如,SKD11在550℃以上回火时,残余奥氏体完全分解。但这种方法会使钢发生软化,所以要求硬度时,不能采用高温回火的方法。


      奥氏体稳定化方法是,工件回火后,对工件进行400℃左右的热处理,降低淬火回火中未转变的残余奥氏体的应变量,使残余奥氏体稳定化,难于发生尺寸经年变化。


      合金含量高的工具钢中的残余奥氏体多,所以回火处理次数很重要。残余奥氏体大时,常常有一次回火不能使残余奥氏体完全分解的情况。此外,在回火冷却过程中一部分残余奥氏体会转变为马氏体,导致韧性不足。为此需要进行二次回火使残余奥氏体和马氏体处于稳定状态。Co含量大于5%的钢种,为使残余奥氏体稳定化,要进行三次回火处理。但在冷作模具用钢进行低温回火时,由于回火温度没有达到残余奥氏体的分解温度,所以不必进行反复回火。

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