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行业新闻

塑料模具钢热处理的特点

(一)渗碳钢塑料模的热处理特点

1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具钢,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。

2.对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为0.8~1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具钢渗碳层厚度要求为1.3~1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%~1.0%为佳。若采用碳、氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。

3.渗碳温度一般在900~920℃,复杂型腔的小型模具钢可取840~860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5~10h,具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜,即高温阶段(900~920℃)以快速将碳渗入零件表层为主;中温阶段(820~840℃)以增加渗碳层厚度为主,这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火。

4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火;分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具钢);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具钢)。


(二)淬硬钢塑料模的热处理

1.形状比较复杂的模具钢,在粗加工以后即进行热处理,然后进行精加工,才能保证热处理时变形最小,对于精密模具钢,变形应小于0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分严格,因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热,若采用普通箱式电阻炉加热,应在模腔面上涂保护剂,同时要控制加热速度,冷却时应选择比较缓和的冷却介质,控制冷却速度,以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳,也可采用预冷淬火的方式。

3.淬火后应及时回火,回火温度要高于模具钢的工作温度,回火时间应充分,长短视模具钢材料和断面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。


(三)预硬钢塑料模的热处理

1.预硬钢是以预硬态供货的,一般不需热处理,但有时需进行改锻,改锻后的模坯必须进行热处理。

2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火,目的是消除锻造应力,获得均匀的球状珠光体组织,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。

3.预硬钢的预硬处理工艺简单,多数采用调质处理,调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具钢的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好,淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺,供参考。


表1 部分预硬钢的预硬处理工艺

钢    号

加热温度/℃

冷却方式

回火温度/℃

预硬硬度HRC

3Cr2Mo

830~840

油冷或160~180℃硝盐分级

580~650

28~36

5NiSCa

880~930

油冷

550~680

30~45

8Cr2MnWMoVS

860~900

油或空冷

550~620

42~48

P4410

830~860

油冷或硝盐分级

550~650

35~41

SM1

830~850

油冷

620~660

36~42



(四)时效硬化钢塑料模的热处理

1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理,即把钢加热到高温,使各种合金元素溶入奥氏体中,完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理,利用时效强化达到最后要求的力学性能。

2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行,加热时间分别可取:1min/mm、2~2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度,锻造后可直接进行固溶淬火。

3.时效处理最好在真空炉中进行,若在箱式炉中进行,为防模腔表面氧化,炉内须通入保护气氛,或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑,在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间,否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表2。


表2 部分时效硬化钢的热处理规范

钢     号

固溶处理工艺

时效处理工艺

时效硬度HRC

06Ni6CrMoVTiAl

800~850℃油冷

510~530℃×(6~8)h

43~48

PMS

800~850℃空冷

510~530℃×(3~5)h

41~43

25CrNi3MoAl

880℃水淬或空冷

520~540℃×(6~8)h

39~42

SM2

900℃×2h油冷+700℃×2h

510℃×10h

39~40

PCR

1050℃固溶空冷

460~480℃×4h

42~44



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