工具钢的热处理 国外金属热处理.pdf

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第13卷第2期
Vol13 NI2
1992年5月
国外金属热处理
MAY 1992
工具钢的热处理
[美] By John Worbye第一拖拉机制造广生产技术处王玉译T(:い
工具钢的热处理它们自己的特点,需细
心认真。下面的一些则将帮助你以更好的结
AIS牌号 Udden牌号 Si Mn Cr No W y
果完成你的热处理工艺。
以钢的总旽数为基础考,工具钢仅占钢
0.90
的总产量的一小部分,但是它对金属神压和成
Rarer!21.50.3a33.00,8
形工业却十分重要。尽管很少引起人们的注意,
D.500.30.73.31.4
尤其是热处理时。
A2
1.00.30.6B.31--0,
Vanadis "I.501.00.5&01.5
热处理费用所占比倒通常低于整个工具总
L.20.50.34.25.06.43.1
用的四分之一。然而不正确的热处理却能导
M2
0.350.30.34.05.08.03.0
致严重的产品破坏和更高的费用。以普通方法
末治金羚作粉末治金高速钢
制造的工具钢的热处理规范不同于粉末治金的
热处理规范。
阳1冷作工具钢化学分析(百分歟
普通工具钢通常以软的退火状态交货,易
于切削加工。退火后的碳组织适于濘火。这
用的工具钢含有高耐磨性的碳化物
种组织是由嵌入碳化物的一个软的基体组成。
工具必须要保护起来,以免氧化和脱碳。
在碳钢里,这些碳化物由磔化铁组成,而在合
真空炉,不影响钢的表面,提供了最好的保护。
金钢中,它们是格、钨、铂、钒的碳化物,取
要简洁地陈述涉及各种加热情况的精确建
决于钢的成分。
议是不可能的,但是有一条建议对种种实际情
工具钢中也使用其它令金元素、例如钻、
况都有嫩:当普通的工具钢在其整个厚度上到
银,但是这些元素不形成碳化物。钻通常用在
达溶火温度时,要保温30分钟。在高塭洺炉
高速钢中以改普其红硬性,镍是为了提高渖透
加热的零件以及高速钢倒外。在这种情况下
光。用于金属神压和成形以及别的冷作应用的
整个浸入时间通常只有几分钟。
典型工具钢的分析见图1
对于普通的工具钢,加热的基本原则是应
缓慢加热到濘火温度,以减小变形。
淬火要领
是快濘还是慢谇通常要综合考虑(见图2)。
实际应用
要使工具的性能及显微缉织最好,应快淬。然
而降低濘火速度却可减少变形。
在真空炉以及具有可控保护气氛炉中,温
慢濘时,零件表面和心部的温差较小。当
度是逐渐升高的。对于济盐浴和流态床,要预
温度低于马氏体转变温度Mg,猝火通过马氏体
热。在马弗炉里,当钢被包裹起来后,加热就
区域时,这一点尤为重要。马氏体的形成会导
自动变慢了。
致体积增加,造成材料内部的应力,这就是
这用于金属冲压和成形以及别的冷作应
为仕么在到达室温前要中断濘火的原因。通常
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图2各种介质的火速度
在大多情况下,分级濘火是最可罪的
当尺寸稳定性是关键时,应用空冷
尽量避免油濘。只有対必须要达到满意
的硬廈和机械性能和大截面工件才使用
应力释放
当工具要杠加工时,必须要考虑火变形。
变形会适成粗加工时钢的局部发热和机加工
产生内应力。尽管对一个形状简单的对称来
说问题不大,但对于非对称加工,例树如压铸模
玺
的一半,就十分重要。在这种情况下,一般要
进行应力释放
例如,普通工具钢的应力释放是在粗加L
是120-160°F(650-70C)。然而如果淬火速度
以后,需加热到1020-1200°F(550-650°C)。
太慢、就可能出现所不希望的配微组织的转变,
材料需加热到在各个方向温度均匀一致,然后
留工具性能差的危险,尤其是那些有较大横截
随炉缓慢冷却。
面的工具。
图8应力与时间、温的关系
水淬
水是非合金钢的淬火介质。为达到最优的
冷却性能,应加B-10%的氮化钠或者苏打。
选择快淬还是慢濘常常是一个折中。快淬
能得到最好的显微组织,而慢濘却能减小变形。
该图说明了时间和温度的关系
水瘅通常造成变形和开裂。油淬较安全,
但空冷或者分级渧火是最好的。分级濘火的
7000J0F
温度,近似980F(500C),能保证相对温和的
热冲击,且通背能产生足够的冷却速度以避免
相变。
当例从分级濘火槽的温度在空气中冷却时,
有时问发生完全的马氏体转变。以这种方式可
淬硬一定厚度的工件,最大淬件厚度受钢的卒
透的限制。
空冷,大变形的留險性最小,越往工具的
深层,硬度变形低。缺点是表而质量差。当
钢开始与空气接触从很高的淬火温度缓慢冷却
时,必然在发生一定的氧化,除非是在隋性气
体中冷却。
卒火介质的选择随工件的不同而不同,但
应力释放的思想是在升高的温度下,材料
下面的几条准则是适应的。
的屈服强度降低,以致不能承受内应力。当内