第四节 冷作模具的锻造与热处理

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1、第四节第四节 冷作模具的锻造与热处理冷作模具的锻造与热处理一、冷作模具材料的锻造一、冷作模具材料的锻造 锻造目的：锻造目的：提高材料的致密度和均匀性、细化组织、提高材料的致密度和均匀性、细化组织、获得合理的流线分布等。获得合理的流线分布等。 1、高碳高合金钢的锻造、高碳高合金钢的锻造工艺操作要点：工艺操作要点：加热和冷却应均匀缓慢，大尺寸坯料应先预热再加热。加热和冷却应均匀缓慢，大尺寸坯料应先预热再加热。严格控制锻造温度范围，力争一火锻成。严格控制锻造温度范围，力争一火锻成。锻造工具圆角要大些，锤头与锤砧要预热锻造工具圆角要大些，锤头与锤砧要预热200300。操作要领应遵循操作要领应遵循“二轻

2、一重二轻一重”和和“两均匀两均匀”的原则。的原则。尽量避免冲孔和扩孔。尽量避免冲孔和扩孔。 为了控制锻造质量，还应重视锻造方法、锻造比和锻为了控制锻造质量，还应重视锻造方法、锻造比和锻锤吨位的选择。锤吨位的选择。2、钢结硬质合金的锻造、钢结硬质合金的锻造工艺要点：工艺要点：l钢结硬质合金坯料在锻前应进行球化退火，坯钢结硬质合金坯料在锻前应进行球化退火，坯料上的尖角、棱角应磨圆。料上的尖角、棱角应磨圆。l锻锤吨位选择要合适，参照表锻锤吨位选择要合适，参照表2-44。l锤头、锤砧、工具和胎模锻前需预热。锤头、锤砧、工具和胎模锻前需预热。l锻造比不宜过大，一般大于锻造比不宜过大，一般大于2，注意采用

3、，注意采用“二轻一重二轻一重”的操作要领。的操作要领。l13火一般进行镦粗和拔长，拔长宜在火一般进行镦粗和拔长，拔长宜在V形铁砧或胎形铁砧或胎模中进行。模中进行。二、冷作模具的热处理技术二、冷作模具的热处理技术1、冷作模具的制造工艺路线、冷作模具的制造工艺路线 一般冷作模具：一般冷作模具：锻造锻造 球化退火球化退火 机械粗加工机械粗加工 淬火与回火淬火与回火 钳修装配。钳修装配。 成形磨削及电加工冷作模具成形磨削及电加工冷作模具 ：锻造锻造 球化退火球化退火机械粗加工机械粗加工 淬火与回火淬火与回火 机械加工或电加工成机械加工或电加工成形形 钳修装配。钳修装配。 高精度冷作模具：高精度冷作模具

4、：锻造锻造 球化退火球化退火 机械粗机械粗加工加工 去应力退火或调质去应力退火或调质 加工成形加工成形 淬火与淬火与回火回火 钳工修配。钳工修配。热处理工序安排应注意以下几点：热处理工序安排应注意以下几点： 对于高精度要求的模具为减少热处理变形，常在机对于高精度要求的模具为减少热处理变形，常在机械加工之后安排高温回火或调质处理。械加工之后安排高温回火或调质处理。 对于线切割加工模具，为防止线切割时变形开裂，对于线切割加工模具，为防止线切割时变形开裂，其淬回火常采用分级淬火或多次回火和高温回火。其淬回火常采用分级淬火或多次回火和高温回火。 为了保持模具尺寸的稳定性，线切割之后应及时为了保持模具尺

5、寸的稳定性，线切割之后应及时再回火再回火（1）合理选择淬火加热温度）合理选择淬火加热温度 对于具体模具，在加热工艺规范的基础上要作精细选对于具体模具，在加热工艺规范的基础上要作精细选择，选择的依据主要是模具的使用性能要求。择，选择的依据主要是模具的使用性能要求。 如保证淬透、淬硬或较高的热硬性，应选择较高的淬火如保证淬透、淬硬或较高的热硬性，应选择较高的淬火加热温度；如要求较高的韧性和耐磨性，应选择较低的淬加热温度；如要求较高的韧性和耐磨性，应选择较低的淬加热温度。加热温度。（2）合理选择淬火保温时间）合理选择淬火保温时间 生产中常采用到温入炉的方法加热，淬火保温时间可生产中常采用到温入炉的方

6、法加热，淬火保温时间可按以下经验公式确定按以下经验公式确定 ：t=Dt 淬火保温时间（淬火保温时间（min或或s） 加热系数（加热系数（min/mm或或s/mm），见表），见表2-45。D 工件有效厚度（工件有效厚度（mm ）2、冷作模具的淬火、冷作模具的淬火 经验公式仅作为参考，生产中必须具体情况具体分析，对经验公式仅作为参考，生产中必须具体情况具体分析，对于形状复杂的模具有时要通过实验来确定淬火保温时间。于形状复杂的模具有时要通过实验来确定淬火保温时间。（3）合理选择淬火介质）合理选择淬火介质 一般：高合金冷作模具钢，采用较缓的淬火冷却介一般：高合金冷作模具钢，采用较缓的淬火冷却介质；碳素

7、工具钢和低合金工具钢模具采用双介质淬火。质；碳素工具钢和低合金工具钢模具采用双介质淬火。 市场上有不少新型的淬火冷却介质，如三硝水溶液、市场上有不少新型的淬火冷却介质，如三硝水溶液、氯化锌氯化锌 碱溶液、氯化钙水溶液等，选择适当可以提碱溶液、氯化钙水溶液等，选择适当可以提高淬火质量。高淬火质量。（4）采用合适的淬火加热保护措施）采用合适的淬火加热保护措施主要是防止氧化、脱碳，常用的方法有：主要是防止氧化、脱碳，常用的方法有：盐浴加热法盐浴加热法 装箱保护法装箱保护法涂料保护法涂料保护法 包装保护法包装保护法3、冷作模具的强韧化处理工艺、冷作模具的强韧化处理工艺（1）低温淬火工艺）低温淬火工艺相

8、对于于传统淬火工艺进行的淬火操作。相对于于传统淬火工艺进行的淬火操作。工艺特点：工艺特点：相对传统淬火加热温度低相对传统淬火加热温度低2030。 性能特点：性能特点：提高韧性和冲击疲劳抗力，降低冷作模具提高韧性和冲击疲劳抗力，降低冷作模具脆断、脆裂倾向性。脆断、脆裂倾向性。l典型冷作模具钢低淬低回工艺见表典型冷作模具钢低淬低回工艺见表2-46（2）高温淬火工艺）高温淬火工艺 对于某些冷模钢，如对于某些冷模钢，如T7ATI0A、GCr15等，采用等，采用高于传统工艺淬火温度淬火，可使模具获得较高断裂韧性高于传统工艺淬火温度淬火，可使模具获得较高断裂韧性和耐磨性，从而提高模具寿命。和耐磨性，从而提

9、高模具寿命。（3）微细化处理工艺）微细化处理工艺即细化基体组织和碳化物，提高模具寿命的方法即细化基体组织和碳化物，提高模具寿命的方法l四步热处理法：四步热处理法：高温淬火高温淬火+高温回火高温回火+低温淬火低温淬火+低温回火低温回火 如如9Mn2V:820油冷油冷+650回火回火+750 油冷油冷+200 回火。回火。l循环超细化处理循环超细化处理 加热加热Ac1（Acm）+1020 加热加热Ac1（Acm）+1020 如如Cr12MoV钢：钢：1150加热油淬加热油淬+650回火回火+1000加热油淬加热油淬+650回火回火+1030加热油淬加热油淬+170等温等温30min空冷空冷+170

10、回火回火.（4）分级淬火和等温淬火）分级淬火和等温淬火 是模具最重要的强韧性化方法，可以减少模是模具最重要的强韧性化方法，可以减少模具的变形和开裂具的变形和开裂. 冷作模具钢的分级淬火和等温淬火工艺及应用范围冷作模具钢的分级淬火和等温淬火工艺及应用范围见表见表247.（5）其他强韧化处理方法）其他强韧化处理方法 主要是：形变热处理、喷液淬火、快速加热淬火、消主要是：形变热处理、喷液淬火、快速加热淬火、消除链状碳化物组织的预处理工艺等。除链状碳化物组织的预处理工艺等。4、主要冷作模具的热处理特点、主要冷作模具的热处理特点（1）冲裁模）冲裁模l对于薄板冲裁模对于薄板冲裁模 在工艺上应保证热处理变形

11、小、不开裂和高硬度。通在工艺上应保证热处理变形小、不开裂和高硬度。通常根据模材类型采用不同的减少变形的热处理方法。如，常根据模材类型采用不同的减少变形的热处理方法。如，双液淬火工艺、碱浴淬火工艺、低温淬火工艺、快双液淬火工艺、碱浴淬火工艺、低温淬火工艺、快速加热分级淬火、恒温预冷工艺、等温淬火等。速加热分级淬火、恒温预冷工艺、等温淬火等。以上工艺方法的具体应用参考表以上工艺方法的具体应用参考表2-48。l对于重载冷冲模对于重载冷冲模 由于失效形式是崩刃和折断，热处理工艺上应保证由于失效形式是崩刃和折断，热处理工艺上应保证模具获得高强韧性。通常采用的热处理方法有：模具获得高强韧性。通常采用的热处