模具材料對(duì)吹塑制品熱處理變形的影響
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發(fā)表時(shí)間:2017-07-15
材料對(duì)吹塑制品熱處理變形的影響,包括鋼的化學(xué)成分及原始組織兩方面的影響。從材料本身來(lái)看,主要通過(guò)成分對(duì)淬透性、Ms點(diǎn)等的影響而影響吹塑制品熱處理變形。
碳素工具鋼在正常淬火溫度進(jìn)行水-油雙液淬火時(shí),在Ms點(diǎn)以上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力;當(dāng)冷到Ms點(diǎn)以下時(shí),奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生組織應(yīng)力,但由于碳素工具鋼淬透性差,所以組織應(yīng)力的數(shù)值不大。加上其Ms點(diǎn)不高,在發(fā)生馬氏體組織轉(zhuǎn)變時(shí),鋼的塑性已經(jīng)很差,不易發(fā)生吹塑制品塑性變形,因此,就保留了熱應(yīng)力作用所造成的變形特征,模具型腔趨向收縮。但若淬火溫度提高(>850℃),也可能因組織應(yīng)力起主導(dǎo)作用,而使型腔趨向于脹大。
在用9Mn2V,9SiCr,CrWMn,GCr15鋼等低合金工具鋼制作模具時(shí),其淬火變形規(guī)律與碳素工具鋼相似,但變形量要比碳素工具鋼要小。
對(duì)于一些高合金鋼,如Cr12MoV鋼等,由于其碳及合金元素含量較高,Ms點(diǎn)較低,因而淬火后有較多的殘余奧氏體,它對(duì)由于馬氏體而致的體積膨脹有抵消作用,因此,淬火后的吹塑制品變形就相當(dāng)小,一般用空冷、風(fēng)冷、硝鹽浴淬火時(shí),模具型腔趨于微量脹大;若淬火溫度過(guò)高,則殘余奧氏體量增加,型腔也可能縮小。
若用碳素結(jié)構(gòu)鋼(如45鋼)或某些合金結(jié)構(gòu)鋼(如40Cr)制作模具,則因其Ms點(diǎn)較高,當(dāng)表面開(kāi)始馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),心部溫度尚較高,屈服強(qiáng)度較低,有一定的塑性,表面對(duì)心部的瞬時(shí)拉伸組織應(yīng)力,易于超過(guò)心部的屈服強(qiáng)度而使吹塑制品型腔趨向脹大。
鋼的原始組織對(duì)淬火變形也有一定的影響。這里所指的“鋼的原始組織”,包括鋼中夾雜物的級(jí)別、帶狀組織級(jí)別、成份的偏析程度、游離碳化物分布的方向性等,以及由于不同的預(yù)先熱處理而得到的不同組織(如珠光體、回火索氏體、回火屈氏體等)。對(duì)模具鋼來(lái)說(shuō),主要考慮的是吹塑制品碳化物偏析、碳化物的形狀和分布形態(tài)。
高碳高合金鋼(如Cr12型鋼)中碳化物偏析對(duì)淬火變形的影響特別明顯。由于碳化物偏析造成鋼加熱至奧氏體狀態(tài)后的成分不均勻性,因而,不同區(qū)域的Ms點(diǎn)就會(huì)有高有低。在同樣冷卻條件下,奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變就有先有后,轉(zhuǎn)變后的馬氏體就因含碳量不同而比容有大有小,甚至有一些低碳、低合金區(qū)域可能根本得不到馬氏體(而得到貝氏體、屈氏體等),所有這些都會(huì)造成吹塑制品淬火后的不均勻變形。
不同的碳化物分布形態(tài)(呈顆粒狀或纖維狀分布),對(duì)基體脹縮的影響也不同,因而也會(huì)影響吹塑制品熱處理后的變形,一般是順著碳化物纖維方向型腔脹大,且較顯著;而垂直于纖維方向則縮小,但不顯著,有些廠為此特作了規(guī)定,型腔所在面應(yīng)與碳化物纖維方向垂直,以減小型腔的變形,當(dāng)碳化物呈顆粒狀均勻分布時(shí),則型腔表現(xiàn)為均勻的脹縮。
此外,最終吹塑制品熱處理之前的組織狀態(tài)對(duì)變形也有一定的影響,例如,原始組織為球狀珠光體的就比片狀珠光體的在淬火后變形傾向要小。所以變形要求嚴(yán)格的模具,常在粗加工后先進(jìn)行一次調(diào)質(zhì)處理,然后再進(jìn)行精加工及最終熱處理。