防止工具模具鋼淬火開(kāi)裂和變形的方法

　　根據(jù)工具鋼和模具鋼的C曲線，在加熱工具鋼和模具鋼后，應(yīng)控制兩個(gè)溫度區(qū)的冷卻速度。一是從淬火溫度到C曲線前端的臨界冷卻區(qū)(淬火溫度~650℃)。要求該區(qū)域的冷卻速率必須大于或等于臨界冷卻速率，否則將形成非馬氏體或貝氏體結(jié)構(gòu)。為了獲得工具和模具鋼的完全淬火的馬氏體或貝氏體結(jié)構(gòu)，需要快速冷卻。另一個(gè)是Ms點(diǎn)以下的低溫區(qū)(250~300℃)。由于該區(qū)域工具鋼和模具鋼的塑性差和馬氏體相變，產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和熱應(yīng)力，容易引起淬火開(kāi)裂。因此，應(yīng)該錯(cuò)誤地進(jìn)行緩慢冷卻，以防止該區(qū)域開(kāi)裂，即應(yīng)該控制冷卻速度。速度越小，越有利于降低工件的開(kāi)裂傾向。

　　雙液淬火的特點(diǎn)是工件選用的冷卻介質(zhì)在兩個(gè)區(qū)域不同，通常有水淬油冷、油淬風(fēng)冷等。碳鋼和一些合金鋼大多用這種淬火方法進(jìn)行淬火。級(jí)冷卻介質(zhì)可以是水、油等。它可以將工件的自淬火溫度快速冷卻到C曲線以下，避免非馬氏體組織在高溫下的轉(zhuǎn)變。然而，為了防止工件變形，很少采用更大冷卻速度。為了減少開(kāi)裂的趨勢(shì)，階段的冷卻速度應(yīng)該很快。因此，控制在級(jí)冷卻介質(zhì)中的停留時(shí)間非常重要?；驹瓌t是不僅要保證不發(fā)生高溫轉(zhuǎn)化，而且不要冷卻到危險(xiǎn)區(qū)域。通常冷卻到300℃后放入油中繼續(xù)冷卻。二級(jí)冷卻介質(zhì)應(yīng)保證淬火零件的余熱揮發(fā)，冷卻速度越慢越好。第二階段冷卻速度越低，越有利于降低淬火裂紋的概率。因此，雙液淬火的優(yōu)點(diǎn)是，它在奧氏體的不穩(wěn)定區(qū)域快速冷卻，在馬氏體的轉(zhuǎn)變區(qū)域緩慢冷卻，導(dǎo)致較小的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力。該工藝方法主要用于淬透性差的高碳鋼、橫截面積大、形狀簡(jiǎn)單的合金鋼工件。

　　工件經(jīng)分段淬火后獲得高硬度，可避免開(kāi)裂，減少變形。分級(jí)淬火的溫度高于和低于毫秒點(diǎn)。在該溫度區(qū)域，工件表面和芯部的每個(gè)部分的溫度傾向于與冷卻介質(zhì)的溫度相同，從而降低熱應(yīng)力。停留時(shí)間與淬火加熱時(shí)間基本相同。馬氏體或大部分馬氏體的轉(zhuǎn)變是在空氣冷卻過(guò)程中進(jìn)行的，因此減少了淬火開(kāi)裂的趨勢(shì)?？梢?jiàn)，分級(jí)淬火后的組織轉(zhuǎn)變是在空氣中完成的，而雙液淬火是在油中進(jìn)行的。因此，從控制變形和開(kāi)裂的角度來(lái)看，分段淬火優(yōu)于雙液淬火。分段淬火的介質(zhì)通常是鹽浴、堿浴或氯鹽等。硝石浴的代表性比例為50%硝酸鉀+50%三氧化二鈉。常用的分段淬火溫度范圍為150~350℃，操作復(fù)雜，淬透性不足。主要用于形狀復(fù)雜、技術(shù)要求高的工具(絲錐、圓模齒)，堿浴比80%氫氧化鉀+20%氫氧化鈉+4%~6%H2O，使用溫度160~190℃，主要用于彈簧鋼鋸片、碳鋼等淬火介質(zhì)。氯鹽為20%氯化鈉+30%KCl+50%氯化鋇，工作溫度為580~620℃，是高速鋼和高合金鋼的分級(jí)冷卻介質(zhì)。