冷冲压模具的热处理工艺模板.doc

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5.1冷冲压模具常规热处理工艺
1退火
将组织偏离平衡状态钢加热到合适温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（通常为随炉冷却），以取得靠近平衡状态组织热处理工艺叫做退火。
图5-1碳钢多种退火和正火工艺规范示意图依据处理目标和要求不一样，钢退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等等。多种退火加热温度范围和工艺曲线图5-1所表示。

（1）完全退火
完全退火又称重结晶退火，是把钢加热至Ac3以上20-30℃，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却），以取得靠近平衡组织热处理工艺。亚共析钢经完全退火后得到组织是F＋P。
完全退火目标在于，经过完全重结晶，使热加工造成粗大，不均匀组织化和细化，以提升性能；或使中碳以上碳钢和合金钢得到靠近平衡状态组织，以降低硬度，改善切削加工性能。因为冷却速度缓慢，还能够消除内应力。
45钢经铸造及完全退火后性能见表5-1
表5-145钢铸造后和完全退火后机械性能比较
状态σb/MPaσs/MPaБ5/%Ψ/%ak/KJ·m-2HB铸造后
完全退火650-750
600-700300-400
300-3505-15
15-2020-40
40-50200-400
400-600≤229
≤207
完全退火关键用于亚共析钢，过共析钢不宜采取，因为加热到Accm以上慢冷时，二次渗碳体会以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢韧性大大下降，并可能在以后热处理中引发裂纹。
（2）等温退火
等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3(或Ac1)温度，保温合适时间后，较快地冷却到珠光体区某一温度，并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后缓慢冷却热处理工艺。
等温退火目标和完全退火相同，但转变较易控制，能取得均匀预期组织；对于奥氏体较稳定合金钢，常可大大缩短退火时间。
（3）球化退火
球化退火为使钢中碳化物球状化热处理工艺。
球化退火关键用于过共析钢如工具钢、滚珠轴承钢，目标是使二次渗碳体及珠光体中渗碳体球状化（退火前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并为以后淬火作组织准备。
球化退火通常采取随炉加热，加热温度略高于Ac1，一边保留较多未溶碳化物粒子或较大奥氏体中碳浓度分布不均匀性，促进球状碳化物形成。若加热温度过高，二次渗碳体易在慢冷时以网状形式析出。球化退火需要较长保温时间来确保二次渗碳体自发球化。保温后随炉冷却，在经过Ar1温度范围时，应足够缓慢，以使奥氏体进行共析转变时，以未溶渗碳体粒子为关键形成粒状渗碳体。
扩散退火
为降低钢锭、铸件或锻坯化学成份和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线温度，长时间保温并进行冷却热处理工艺，称之为扩散退火或均匀化退火。
扩散退火加热温度通常选定在钢熔点以下100℃---200℃，保温时间通常为10h--15h。加热温度提升时，扩散时间能够缩短。
扩散退火后钢晶粒很粗大，所以通常再进行完全退火或正火处理。
去应力退火
为消除铸造、铸造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成残余内应力而进行低温退火，称之为应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1某一温度（通常为500℃--650℃)，保温，然后随炉冷却，这种处理能够消除约50%--80%内应力，不引发组织改变。
2.正火
钢材或钢件加热到Ac3（亚共析钢）、Ac1（共析钢）和Accm（过共析钢）以上30℃--50℃，保温合适时间后，在自由流动空气中均匀冷却热处理称为正火。正火后组织：亚共析钢为F+S，过共析钢为S+Fe3CⅡ。
正火和完全退火关键差异在于冷却速度快些，目标是使钢组织正常化，所以亦称常化处理，通常应用于以下方面：
作为最终热处理正火能够细化晶粒，使组织均匀化，降低亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提升钢强度、硬度和韧性。对于一般结构钢零件，机械性能要求不很高时，能够正火作为最终热处理。
作为预先热处理截面较大合金结构钢件，在淬火或调质处理（淬火加高温回火）前常进行淬火，以消除魏氏组织和带状组织，并取得细小而均匀组织。对于过共析钢可降低二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火做组织准备。
改善切削加工性能低碳钢或低碳合金钢退火后硬度太低，不便于切削加工。正火可提升硬度，改善其切削加工性能。
3.淬火
将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以取得马氏体组织热处理工艺称为淬火。淬火是钢最关键强化方法。
（1）淬火工艺
{1}淬火温度选定
在通常情况下，亚共析钢淬火加热温度为Ac3以上30℃---50℃:共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30℃---50℃(见图5-2)
图5-2钢淬火温度范围
亚共析钢加热到Ac3以下时，淬火组织中会保留自由铁素体，使钢硬度降低。过共析钢加热到Ac1以上两相区时，