模具材料对吹塑制品热处理变形的影响
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展现用时:2017-07-15
材料对吹塑制品热处理变形的影响 ,包括钢的化学成分及原始组织两方面的影响 。从材料本身来看 ,主要通过成分对淬透性、Ms点等的影响而影响吹塑制品热处理变形 。
碳素工具钢在正常淬火温度进行水-油双液淬火时 ,在Ms点以上产生很大的热应力;当冷到Ms点以下时 ,奥氏体向马氏体转变 ,产生组织应力 ,但由于碳素工具钢淬透性差 ,所以组织应力的数值不大 。加上其Ms点不高 ,在发生马氏体组织转变时 ,钢的塑性已经很差 ,不易发生吹塑制品塑性变形 ,因此 ,就保留了热应力作用所造成的变形特征 ,模具型腔趋向收缩 。但若淬火温度提高(>850℃) ,也可能因组织应力起主导作用 ,而使型腔趋向于胀大 。
在用9Mn2V ,9SiCr ,CrWMn ,GCr15钢等低合金工具钢制作模具时 ,其淬火变形规律与碳素工具钢相似 ,但变形量要比碳素工具钢要小 。
对于一些高合金钢 ,如Cr12MoV钢等 ,由于其碳及合金元素含量较高 ,Ms点较低 ,因而淬火后有较多的残余奥氏体 ,它对由于马氏体而致的体积膨胀有抵消作用 ,因此 ,淬火后的吹塑制品变形就相当小 ,一般用空冷、风冷、硝盐浴淬火时 ,模具型腔趋于微量胀大;若淬火温度过高 ,则残余奥氏体量增加 ,型腔也可能缩小 。
若用碳素结构钢(如45钢)或某些合金结构钢(如40Cr)制作模具 ,则因其Ms点较高 ,当表面开始马氏体转变时 ,心部温度尚较高 ,屈服强度较低 ,有一定的塑性 ,表面对心部的瞬时拉伸组织应力 ,易于超过心部的屈服强度而使吹塑制品型腔趋向胀大 。
钢的原始组织对淬火变形也有一定的影响 。这里所指的“钢的原始组织” ,包括钢中夹杂物的级别、带状组织级别、成份的偏析程度、游离碳化物分布的方向性等 ,以及由于不同的预先热处理而得到的不同组织(如珠光体、回火索氏体、回火屈氏体等) 。对模具钢来说 ,主要考虑的是吹塑制品碳化物偏析、碳化物的形状和分布形态 。
高碳高合金钢(如Cr12型钢)中碳化物偏析对淬火变形的影响特别明显 。由于碳化物偏析造成钢加热至奥氏体状态后的成分不均匀性 ,因而 ,不同区域的Ms点就会有高有低 。在同样冷却条件下 ,奥氏体向马氏体转变就有先有后 ,转变后的马氏体就因含碳量不同而比容有大有小 ,甚至有一些低碳、低合金区域可能根本得不到马氏体(而得到贝氏体、屈氏体等) ,所有这些都会造成吹塑制品淬火后的不均匀变形 。
不同的碳化物分布形态(呈颗粒状或纤维状分布) ,对基体胀缩的影响也不同 ,因而也会影响吹塑制品热处理后的变形 ,一般是顺着碳化物纤维方向型腔胀大 ,且较显著;而垂直于纤维方向则缩小 ,但不显著 ,有些厂为此特作了规定 ,型腔所在面应与碳化物纤维方向垂直 ,以减小型腔的变形 ,当碳化物呈颗粒状均匀分布时 ,则型腔表现为均匀的胀缩 。
此外 ,最终吹塑制品热处理之前的组织状态对变形也有一定的影响 ,例如 ,原始组织为球状珠光体的就比片状珠光体的在淬火后变形倾向要小 。所以变形要求严格的模具 ,常在粗加工后先进行一次调质处理 ,然后再进行精加工及最终热处理 。