工程材料基础-模具材料及热处理实例分析案例-5

案例 1 Tl0 钢冲裁凹模的热处理组合凹模如图 1-1 所示，模具材料为 Tl0 钢，硬度为 60～64 HRC，要求了解材料的性能并掌握热处理法律规范。图 1-1 Tl0 钢组合凹模 T10 钢为过共析低淬透性冷作模具钢，含碳量在 0.95%～1.15%之间，价格便宜，原材料来源方便，加工性能良好，淬火温度低，热处理后具有较高的表面硬度和较好的耐磨性。由于碳素工具钢淬透性低、淬火温度范围窄、淬火变形大，因此不宜制作大中型和复杂的模具零件，只适宜制造尺寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。T10 钢热处理性能较好，在 780℃～800℃加热，仍保持细晶粒组织，而且淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，有利于耐磨，所以应用较广，适宜制造耐磨性要求较高的模具，如冷冲模、拉丝模、切边模等。碳素工具钢的淬透性依工件大小差异很大。实践证明：截面尺寸小于 4～5 mm 时油冷可淬透；5～15 mm 时必须水冷才能淬透，超过 20～25 mm 时水冷也不能淬透。碳素工具钢淬火后存在较大内应力，韧性低，强度也不高，必须再经过低温回火，使钢中的残余内应力消除，力学性能得到改善，模具才能得以应用。该模具是组合凹模，其中 15mm 处为配合尺寸，要求变形小。因孔型多，尺寸较大，采纳 Tl0 钢淬火变形开裂可能性较大，要保证 T10 钢淬火变形小，常采纳碱浴分级淬火。而该模具厚度为 32 mm，超过了 Tl0 钢碱淬的临界尺寸，不能淬透；若采纳水淬油冷，销钉孔处又易开裂，现采纳预冷后三液淬火，其工艺曲如图 1-2 所示。图 1-2 T10 钢组合凹模的淬火工艺曲线 实行的热处理工艺措施有：(1)延迟淬火。 T10 钢模具淬火过程中，热应力起主要作用。延迟淬火是减少热应力的措施之一，其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到740℃左右然后进行淬。740℃左右时，模具呈樱红色，表面挂白盐。(2)由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非工作部位硬度要求不太高，可采纳仅使刃口局部淬硬的方法，以减小模具淬火后的比容变化；有利于防止淬火变形。操作时淬火水冷时间按 0. 16～0.12 s/mm 计算，比正常水冷时间短1/3～ 1/2 。(3)由于模具直角处有￠6 mm 销钉孔，此处壁薄，淬火时易淬透开裂。一般来说销钉孔并不要求太硬，淬硬了易产生缩孔，使配合的销钉孔装配时发生困难，采纳在两个直角处包扎铁皮，可以减缓包扎处的冷却速度。(4)采纳石棉绳和耐火泥等将 M10 螺钉孔堵塞，￠12 mrn 的孔存在对减少截面尺寸有利...