汽车零件热处理控制方法

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：模具热处理的目的是获得要求的组织与性能，其主要工艺参数包括加热速度、加热温度、淬火冷却介质与冷却方法等，它们对于模具的热处理变形有重要的影响。因此应当遵循其技术要求和操作规定，严格执行工艺规程及防范措施，确保模具热处理后的变形符合要求。为防止残留奥氏体对模具变形的影响，在保证模具技术要求的前提下，应采取以下措施:①考虑模具的综合力学性能，应适当降低淬火加热温度。

模具热处理的目的是获得要求的组织与性能，其主要工艺参数包括加热速度、加热温度、淬火冷却介质与冷却方法等，它们对于模具的热处理变形有重要的影响。

1.加热速度

模具变形的原因在于任何金属在加热过程中均要膨胀，模具内外温度的不均必然会造成模具各部分膨胀的不一致，在钢的相变点以下，不均匀加热主要产生热应力，超过相变点加热不均匀，还会产生组织转变的不等时，即产生组织应力。模具的加热速度越快，则模具表面与心部的温差越大，这使得模具自身的应力增大，热处理后的变形将明显增大。

针对此问题的措施为:复杂模具在相变点以下进行预热，对于低合金钢模具进行500～600℃一次预热，对于高合金钢则进行二次预热（500～600℃、800～850℃)；采用真空炉加热或采用可控气氛炉加热，可以分阶段加热来控制加热速度，缓慢加热或采用其他均衡加热方法，可明显缩小模具加热过程中的内外温差。

2.加热温度

为达到模具要求的硬度，往往认为应提高模具的淬火加热温度，事实上这种认识比较片面，对于复杂模具而言，同样是在正常的加热温度范围内进行加热淬火，选用工艺规定的上限温度加热后的热处理变形量比下限温度加热变形量明显增大。

模具淬火变形的原因众所周知，淬火温度越高，则钢的晶粒越趋于长大，较大晶粒能使钢的淬透性增大，但造成淬火冷却时产生的应力增大，另外复杂模具大多采用中高合金钢制造，淬火温度提高后，由于其Ms点低（通常在250℃以下)，淬火后的组织中残留有较多的残留奥氏体组织，将加大模具热处理后的变形。

在保证模具技术要求的条件下，控制加热温度的措施为:选用合理的加热温度；选用工艺规定的下限加热温度，减少冷却时的应力；采用阶段加热，以控制钢的晶粒度。

3.淬火冷却介质和冷却方法

模具的淬火冷却介质与冷却方法对模具的变形有直接的影响，当模具冷却到Ms点以下时，钢发生组织转变，此时除了因冷却不一致所造成的热应力外，还有因相变的不等时性而产生的组织应力，冷却速度越快，冷却越不均匀，则淬火产生的应力越大，造成的模具变形越大。

选择淬火冷却介质和控制模具的冷却速度或方法的依据是热处理后的技术要求与性能，在确保满足的前提下，应采取的措施为:采用预冷措施，对于碳素钢和低合金钢可预冷到棱角部位发黑时（730～770℃)淬火，对于珠光体转变区过冷奥氏体稳定的钢种可预冷到700℃左右；采用分级淬火处理，可显著减少模具淬火时产生的热应力与组织应力，是减少复杂模具淬火变形的有效方法；对于一些精密复杂模具选用等温淬火处理。

4.热处理操作

正确的热处理工艺操作是确保模具热处理质量的重要环节，模具的堵孔、捆绑、机械固定、适宜的加热方法、正确的冷却方向和在淬火冷却介质中的运动方向以及合理的回火工艺等，对减少模具的热处理变形有直接的影响。因此应当遵循其技术要求和操作规定，严格执行工艺规程及防范措施，确保模具热处理后的变形符合要求。

5.残留奥氏体

模具钢热处理后总会残留部分奥氏体组织，这在高合金模具钢中表现最为明显，其淬火后含有大量的残留奥氏体，钢的各种组织有不同的比体积，奥氏体的比体积最小，这是高合金模具钢淬火＋低温回火后体积缩小的主要原因，钢的各种组织的比体积按下列顺序递减:马氏体→回火索氏体→珠光体→奥氏体。

为防止残留奥氏体对模具变形的影响，在保证模具技术要求的前提下，应采取以下措施:

①考虑模具的综合力学性能，应适当降低淬火加热温度。

②适当提高回火温度，以减少残留奥氏体的数量。

③淬火后进行冷处理，可使残留奥氏体转变为马氏体，从而提高精度、硬度和耐磨性，可析出超细碳化物，从而提高韧性和耐磨性，降低内应力、稳定组织和稳定尺寸，因此冷处理可达到减少模具变形的目的，也是稳定尺寸的最佳措施，从而延长模具的使用寿命。

汽车零件热处理控制方法

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