实例1 斯太尔汽车发动机油底壳大型拉深模(见图11-4),模具材料为QT600-3。热处理要求:平面度误差≤1.0mm,表面淬火硬度为42~48HRC,渗氮硬度≥420HV10。
1)预备热处理。采用高温正火,在珠光体相变温度范围吹风强制冷却,其工艺曲线如图11-5所示。由于球墨铸铁的导热性差,正火冷却,特别是风冷后模具内存在着较大的应力,因此应增加一道600℃的回火工序。但回火温度若超过650℃,基体中的珠光体量明显减少,硬度急剧下降。
2)去应力退火。模具在最终热处理前已经过机械加工,内部存在一定的内应力,为减少畸变,在半精加工或精加工后应进行600℃×3h去应力退火。
图11-4 油底壳拉深模
图11-5 QT600-3拉深模正火工艺曲线
3)气体氮碳共渗。共渗温度为580℃,保温时间为5~6h,渗剂为NH3+CO+N2。加热过程中采用分段升温方式,以减少畸变。共渗后模块表面硬度为433~464HV10,表层是以ε相为主的化合物层,几乎没有疏松。化合物层深0.02mm,共渗层深0.25mm。模块畸变情况:模块平面度误差为0.2~0.3mm,满足技术要求。
4)模具寿命。经生产应用,氮碳共渗后模具加工产品18000件仍能使用,而原火焰淬火模具只能加工2500件。(www.daowen.com)
实例2 GW50钢结硬质合金拉深模的热处理。
1)退火工艺曲线如图11-6所示。退火后的硬度为38~41HRC。金相组织为索氏体基体+弥散分布的WC硬质相+复杂的合金碳化物。在退火过程中应对模具进行保护加热,以防止氧化。
2)淬火与回火工艺曲线如图11-7所示。淬火温度为880~1050℃,热处理后的硬度高达65~68HRC。金相组织为回火马氏体+少量残留奥氏体+WC+合金碳化物。
图11-6 GW50钢结硬质合金退火工艺曲线
图11-7 GW50钢结硬质合金淬火与回火工艺曲线
3)使用寿命。原用GCr15钢制作拉深模,加工厚度为1mm的Q215钢防尘盖,一副模具可加工0.5万件。改用GW50钢结硬质合金拉深模可加工100万件,提高模具寿命200倍。
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