毕业设计 文献综述

重庆交通大学2015届毕业设计（论文）·文献综述

3.1.2正火工艺

正火工艺是将钢加热到Ac3(对于亚共析钢)或Acm(对于过共析钢)以上适当的

温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，得到珠光体类型组织的热处理工艺。

正火与完全退火相比，两者的加热温度基本相同，但正火的冷却速度较快，转变温度较低。冷却方式通常是将工件从炉中取出，放在空气中自然冷却，对于大件也可采用鼓风或喷雾等方法冷却。因此，对于亚共析钢来说，相同钢正火后组织中析出的铁素体数量较少，珠光体数量较多，且珠光体的片间距较小，对于过共析钢来说，正火可以抑制先共析网状渗碳体的析出。钢的强度、硬度和韧性也比较高。

3.1.3淬火

将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度进行冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。回火是淬火工艺的后续工序，是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度(根据回火后的组织和性能要求而定)，充分保温后，以适当的速度进行冷却的热处理工艺。淬火工艺的关键是要控制加热速度、淬火温度、保温时间以及冷却速度。

（1）淬火温度的确定

淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火加热温度主要根据钢的临界点来确定。表9.1.1 为常用模具钢的相变点及淬火加热温度。另外，淬火温度还应考虑模具的形状尺寸、原始组织等因素。

表9.1.1常用模具钢的相变点及淬火加热温度

牌号 Ac1或Ac3/℃ 淬火温度/℃ 牌号 Ac1或Ac3/℃ 淬火温度/℃

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45 T8A~Tl2A 40cr 60Si2Mn 780 730 780 820 820~850 770~800 830~860 840~870 820~860 9SiCr Crl2MoV 3Cr2W8V W6Mo5Cr4V2 Wl8Cr4v 770 810 810 810 820 860~880 1000~1050 1050~1100 1190~1230 1260~1290 GCr5 745

（2）淬火时间的确定

淬火加热时间通常将工件升温和保温所需的时间计算在一起，而统称为加热时间。影响加热时间的因素很多，如加热介质、钢的成分、炉温、工件的形状及尺寸、装炉方式及装炉量等。淬火加热时间参见有关热处理手册。

（3）淬火介质

为了使钢获得马氏体组织，淬火时冷却速度必须大于临界冷却速度。但是。冷却速度过大又会使工件内应力增加。产生变形或开裂。

工件淬火冷却时要使其得到合理的淬火冷却速度，必须选择适当的淬火介质。淬火介质种类很多，常用的淬火介质有水、NaCl（5%~10%）水溶液、NaOH (10%一50%)水溶液以及各种矿物油等。模具淬火可以在水、油或空气中进行。

3.1.4回火

回火是紧接淬火的一道热处理工艺，大多数淬火模具钢都要进行回火。目的是稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，以满足不同模具的性能要求。

决定模具回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度。回火可分为低温、中温和高温回火。

（1）低温回火 钢大部分是淬火高碳钢和淬火高合金钢。经低温回火后得到回火马氏体，具有很高的强度、硬度和耐磨性，同时显著降低了钢的淬火应力和脆性。冷冲压、冷镦、冷挤压模具，需要相当高的硬度和耐磨性，常采用低温

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回火。

（2）中温回火 中温回火后模具的内应力基本消除，具有高的弹性极限、较高的强度和硬度、良好的塑性和韧性。中温回火主要用于热锻模具。

（3）高温回火 压铸模和橡胶模要求较高的强度和韧性，常采用高温回火，回火时间一般不少于1h。

3.1.5真空热处理

在热处理时，被处理模具零件表面发生氧化、脱碳和增碳等效应，都会给模具使用寿命带来严重的影响。为了防止氧化、脱碳和增碳。利用真空作为理想的加热介质，制成真空热处理炉。零件在真空炉中加热后，将中性气体通入炉内的冷却室，在炉内利用气体进行淬火的为气冷真空处理炉，利用油进行淬火的为油冷真空处理炉。

近年来，真空热处理技术在我国发展较为迅速。它特别适合用于模具的热处理工艺。模具钢经过真空热处理后具有良好的表面状态，其表面不氧化、不脱碳，淬火变形小。而与大气下的淬火工艺相比，真空淬火后，模具表面硬度比较均匀，而且还略高一点。真空加热时，模具钢表面呈活性状态，不脱碳，不产生阻碍冷却的氧化膜。真空淬火后，钢的断裂韧度有所提高，模具寿命比常规工艺提高40%~400%，甚至更高。模具真空淬火技术在我国已得到较广泛的应用。

3.2模具的表面化学热处理

3.2.1渗碳

渗碳技术主要用于低碳钢制造模具零部件的表面强化。中高碳的低合金模具钢和高合金钢也可以进行渗碳或碳氮共渗。高碳低合金钢渗碳或碳氮共渗时，应尽可能选取较低的加热温度和较短的保温时间，可以保证表层有较多的未溶碳化物核心，渗碳和碳氮共渗后，表层碳化物呈颗粒状，碳化物总体积也有明显增加，可以增加钢的耐磨性。

中高碳高合金钢还可进行高温渗碳，因为在高温奥氏体化时，在这类钢中仍能残留较多难溶的弥散的碳化物。对这类含大量强碳化物形成元素进行渗碳，使渗层沉淀出大量弥散合金碳化物的工艺称为CD渗碳法。3Cr2W8V钢制造压铸模

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具时，先渗碳，再经1140~1150℃淬火，550℃回火两次，表面硬度可达58~61HRC，用于有色金属及其合金的压铸模具，使用寿命可提高1.8~3倍。65Cr4W3Mo2VNb等基体钢有高的强韧性，但其表面的耐磨性常嫌不足。对这类钢制作的模具进行渗碳或碳氮共渗，可显著提高其使用寿命。

3.2.2渗氮

渗氮也称氮化，是在一定温度下(一般在Ac1以下)将活性氮原子渗入模具表面的化学热处理工艺。渗氮后模具的变形小，具有比渗碳更高的硬度，可以增加其耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗蚀性及抗高温软化性等。渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮。

3.3其他表面热处理技术

3.3.1激光表面热处理

激光表面处理技术是指一定功率密度的激光束以一定的扫描速度照射到工件的工作面上，在很短时间内，使被处理表面由于吸收激光的能量而急剧升温，当激光束移开时，被处理表面由基材自身传导而迅速冷却，使之发生物理、化学变化，从而形成具有一定性能的表面层，提高材料表面的硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等，可显著地改善产品的质量，提高模具(或工件)的寿命，取得良好的经济效益。

3.3.2电火花表面强化

电火花表面强化是采用脉冲放电技术，直接利用火花放电时释放的能量，将一种导电材料涂覆或扩渗到另一种材料的表面，形成合金化的表面强化层，从而达到改善被强化工件表面性能的目的。电火花表面强化的优点是设备简单、操作方便等。这项技术已在模具上获得应用，可强化压铸模、锻模等。用硬质合金强化冷冲模、拉深模、玻璃模等均获得良好效果。利用该工艺可有效改善工模具工作表面的物理、化学性能，提高工作面硬度，增强耐磨性，延长工模具使用寿命，并可在保持基体金属原始性能的情况下修复表面破损。

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3.3.3气相沉积

采用气相沉积技术在模具表面上制备硬质化合物涂层的方法，由于其技术上

的优越性及涂层的良好特性，因此，他在各种模具、切削工具和精密机械零件等进行表面强化的主要技术，有着广阔的应用前景。

根据沉积的机理不同，气相沉积可分为化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和等离子体化学气相沉积(PCVD)等。它们的共同特点是将具有特殊性能的稳定化合物TiC、TiN. SiN、Cr7C3、Ti(C，N)、(Ti，Al)、(Ti，Si)N等直接沉积于金属工件表面，形成一层超硬覆盖膜，从而使工件具有高硬度、高耐磨性、高抗蚀性等一系列优异性能。

3.3.4TD处理

TD处理（Toyota Diffusion Coating Process）技术是由日本丰田中央研究所开发的，因此也称为丰田扩散法，是用熔盐浸镀法、电解法及粉末法进行表面强化处理技术的总称。过去有些文献将TD处理称为渗金属处理，而实际应用最为广泛的是熔化浸镀法(或称熔盐浸渍法、盐浴沉积法)在模具表面形成VC, NbC, Cr23C6-Cr7C3等碳化物超硬层的方法。经TD法处理的模具表面形成5~15μm厚的VC等薄膜，可显著提高模具表面的硬度、耐磨性、抗粘着性和耐蚀性等，从而大大提高了模具的使用寿命。

4.冲压模具材料的选用原则

1. 生产批量 当冲压件的生产批量很大时，模具的工作零件凸模和凹模的材料应选取质量高、耐磨性好的模具钢。对于模具的其它工艺结构部分和辅助结构部分的零件材料，也要相应地提高。在批量不大时，应适当放宽对材料性能的要求，以降低成本。

2. 被冲压材料的，性能、模具零件的使用条件 当被冲压加工的材料较硬或变形抗力较大时，冲模的凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料。拉深不锈钢时，可采用铝青铜凹模，因为它具有较好的抗粘着性。而导柱导套则要求耐磨和较好的韧性，故多采用低碳钢表面渗碳淬火。