众所周知,紧固件制造离不开冷作模具(冷镦、冷挤压、冷冲压模)。冷作模具钢淬火后组织极不稳定,不能直接使用,必须进行回火。冷作模具钢淬火后回火温度的选择是热处理的关键工序。通常根据淬火钢的回火性能曲线或数据表来选择回火温度,常用冷作模具钢的常用冷作模具钢的回火温度与硬度。见表1。
表1 常用冷作模具钢的回火温度与硬度
钢号 | 淬火硬度 | 45-50 | 52-56 | 54-58 | 58-61 | 61-63 |
60Si2Mn | 60-63 | 4400 | - | 300-350 | - | - |
T8A | 62-64 | 350 | 270 | 230 | 190 | 160 |
T10A | 62-64 | 370 | 290 | 250 | 210 | 170 |
9Mn2V | 62 | 380 | 300 | 250 | 220 | 150-180 |
Cr2 | 62 | 450 | 390 | 300 | 200 | 150 |
9SiCr | 65 | 450 | 350 | 320 | 250 | 190 |
5CrW2Si |
| 420 | 280 | 250 | - | - |
Cr12(980℃淬火) | 63 | - | - | 320-350 | 250 | 180-200 |
Cr12Mov(1030℃淬火) | 63 | - | 540 | 500 | 230 | 180-200 |
W6Ni5Cr4V2 | 60 | - | - | - | 620 | 560 |
W18Cr4V | 62 | - | - | - | 620 | - |
6W6Mo5Cr4V |
| - | - | - | - | - |
7Cr7Mo3V2Si |
| - | - | - | - | 530-540 |
6Cr4W3Mo2VNb |
| - | - | 540-580 | - | - |
Cr4W2MoV | 60-62 | - | - | - | 520-540 | - |
冷作模具回火时应避开回火脆性温度区域进行。冷作模具钢的回火脆性温度范围,见表2。
表2 冷作模具钢的回火脆性温度范围
钢号 | CrWMn | 9Mn2V | GCr15 | 9CrSi | Cr12 | Cr12MoV |
温度/℃ | 250-300 | 190-230 | 200-250 | 200-240 | 290-330 | 325-375 |
由于选择淬火工艺的不同,还必须考虑其它影响因素。
当为了提高冷作模具的强韧性,采用板条状马氏体淬火强韧化处理时,回火温度的选择与普通淬火相比回火温度可低、可高。
冷作模具采用等温淬火时,因存在一定数量的残余奥氏体,同时在等温过程中形成的淬火组织部分被自身回火。因此,同一牌号材料同一工艺温度加热等温淬火的硬度低于普通淬火,为此,回火温度应低些。
在淬火加热相同,在盐浴中加热的高速钢淬火硬度高于在真空炉内加热的高速钢,因此前者回火温度比后者高,尽量采用多次回火,至少三次。
同一牌号冷作模具,工艺条件基本一致,大件的淬火硬度低于小件,厚件的淬火硬度低于薄件,因此,要获得所需要的硬度和机械性能,适当提高大件和厚件的淬火加热温度与淬火介质冷却能力,用下限温度回火或降低回火温度,小件和薄件用下限淬火加热温度,上限温度回火或提高回火温度。
高速钢真空炉淬火后,有25%-40%残余奥氏体,为达到二次硬化和回火充分目的,需要四次以上高温回火才能达到目的,一般选择530-570℃回火后回火温度的选择硬度W18Cr4V(SKH2)钢63-66HRc,W6Mo5Cr4V2(SKH9)钢62-65HRc, W6Mo5Cr4V2Co5(SKH55)钢63-67HRc。
总之,冷作模具淬火后应及时回火,消除淬火应力,防止开裂;充分回火以得到稳定组织与性能;较长时间回火可提高抗断裂韧性值;多次回火,促使残余奥氏体向马氏体充分转变,稳定形状尺寸减少畸变且产生二次硬化效应,增加耐磨性。
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