Cr12MoV钢陶瓷模具的真空热处理

由于Cr12MoV钢耐磨性好,寿命长,在我国广东、福建等地区已被广泛采用来制作陶瓷模具。Cr12MoV 钢淬火后组织中存有大量残留奥氏体,理论上能够保证微小体积变形,但在实际淬火处理过程中,传统工艺由于淬火控制不当,不能获得较满意的热处理效果。

模具淬火时,为了防止表面氧化脱碳、变形、开裂,传统工艺是采用脱氧良好的氯化钡高温盐浴或用保护气氛电炉加热,或者装箱保护后在普通箱式电炉中加热,因此存在很多问题。比如说热处理劳动强度大,工作环境恶劣,加热时放出的气体,废弃的炉渣、盐、旧电炉对环境造成污染。同时盐浴淬火后的工件表面易被盐浴腐蚀,导致工件使用寿命降低。而由于加热速度快,工件截面温差大,由热应力引起的变形量也会增大。盐浴淬火过程中冷却不均匀,易出现软点,造成硬度不均匀,使用寿命下降。

真空热处理的优势:

改用真空热处理技术进行钢模具的处理。真空热处理具有如下优点∶

1.高效率、低能耗、无污染、劳动强度低、产品质量高。

2.工件在真空加热中无氧化、无脱碳、可脱脂、可除气(特别是模具内部的有害气体氢等)、表面洁净光亮,表面性能亦得到明显改善,可提高耐磨性,疲劳强度等。

3.真空加热中升温速度可控,模具截面温差小,由热应力引起的变形小,比盐浴淬火变形量小70%左右。冷却较均匀,工件不会出现软点,淬火硬度均匀。

模具处理难点:

陶瓷模具形状如图所示。Crl2MoV 钢陶瓷模具形状较简单,但其中心线上有直角凹槽,其内又分布数个装配孔,热处理时由于相变应力和热应力作用,尤其是当模具长度L≥(400~600)mm时,容易沿Y 轴和Z轴方向变形。陶瓷模具要求变形量小于0.25mm。经传统工艺淬火后,变形量超出,需采用热校直的方法来达到变形量要求。

真空热处理工艺:

工艺采用SIMUWU公司生产的VOGQ-669-2双室真空油气淬炉进行。双室结构的真空炉分开了冷室和热室,同时可以在冷室中充入氮气,从而达到更好的热处理效果。

真空中加热的主要形式是热辐射,奥氏体化温度比预热温度时的热辐射强,工艺中相应延长了预热时间,使炉内模具均达到预热温度,有利于减少模具热应力引起的变形。

Cr12MoV 钢中Cr、Mo、V均为形成稳定碳化物的元素,考虑合金元素的溶解以及成分均匀性,化保温时间比普通碳素钢和低合金结构钢长。但保温时间太长,因碳化物溶解过多,致使残留奥氏体量增加,淬火后硬度降低。实践中发现1030℃保温50min硬度已达最大值。Crl2MoV钢的临界淬火冷却速度小,淬透性高,模具淬火前充入N2并强制循环预冷到900℃入油,能够保证淬火硬度,且有利于减少模具的变形量,增加模具表面光亮度。工艺缩短了淬火油中冷却时间,模具出油温度提高,进一步减少了模具淬火时由于组织转变引起的应力,大大减小模具淬裂和变形倾向。淬火操作时,不开启油搅拌,只上下方向移动模具,对减少变形亦有帮助。

Cr12MoV 钢淬火后,组织为淬火马氏体和残留奥氏体。模具淬火后增加了冷处理工艺,由于高碳高铬模具钢在室温停留30~50min后残留奥氏体会迅速稳定化,因而冷处理应在淬火后立即进行。

具体工艺曲线如下:

目前采用真空淬火工艺处理此的陶瓷模具已经大规模投入生产,极少出现模具变形超差和硬度偏低等现象,取得良好的经济及社会效益。

设备选择:SIMUWU公司生产的VOGQ系列真空热处理炉是进行工模具真空热处理工艺的优质产品,良好的温控精度和温控均匀性确保了真空热处理过程的有效进行。SIMUWU公司专注于真空炉的制造,拥有十多年的相关经验,在真空炉制造领域具有良好的口碑。产品线包括真空气淬炉,真空油淬炉,真空钎焊炉等,广销各发达国家与发展中国家。

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