Jak określić optymalny proces obróbki cieplnej materiałów formowych?

Aby określić optymalny proces obróbki cieplnej materiałów formujących, należy skupić się na trzech podstawowych celach: wysokiej twardości i odporności na zużycie, wytrzymałości w wysokiej temperaturze i odporności na zmęczenie oraz przetwarzalności i odporności na korozję.

Stal do form do pracy na zimno: rdzeń o wysokiej twardości i wysokiej odporności na zużycie

Nadaje się do obróbki plastycznej metali w temperaturze pokojowej, np. wykrawania, kucia na zimno, wyciskania na zimno itp., w przypadku których wymagana jest wyjątkowo wysoka twardość (58-64 HRC) i odporność na odpryskiwanie.

Ścieżka procesu obróbki cieplnej

Przygotowanie obróbki cieplnej:
Zastosowanie izotermicznego wyżarzania sferoidyzującego (nagrzewanie w temperaturze 840–870 ℃, izotermiczne w temperaturze 700–760 ℃ przez 4–6 godzin) pozwala na równomierne rozprowadzenie węglików, zmniejszenie twardości do ≤ 220 HBS i poprawę wydajności cięcia.
Końcowa obróbka cieplna:
Gaszenie:Podgrzać do temperatury 980-1040 ℃, utrzymać w cieple, następnie schłodzić olejem lub gazem w celu uzyskania struktury martenzytycznej.
Odpuszczanie w niskiej temperaturze:Odpuszczać 1-2 razy w temperaturze 150-250 ℃, aby wyeliminować naprężenia i utrzymać wysoką twardość, zapobiegając jednocześnie obniżeniu twardości spowodowanemu odpuszczaniem w średnio-wysokiej temperaturze.

Kluczowe punkty optymalizacji procesów

W przypadku stali o wysokiej zawartości węgla i chromu (takich jak typ Cr12) w celu zwiększenia wytrzymałości i zapobiegania kruchemu pękaniu można zastosować proces niskiego hartowania " i niskiego odzysku " (hartowanie 1050-1080 ℃, odpuszczanie 180-220 ℃).
Obróbka cieplna w próżni jest zalecana w przypadku skomplikowanych form w celu ograniczenia utleniania i odwęglenia, a odkształcenia mogą zostać zredukowane o 30% -40%.

Stal do form do pracy na gorąco: nacisk na wytrzymałość w wysokich temperaturach i odporność na zmęczenie cieplne

Forma stosowana w procesach formowania w wysokich temperaturach, takich jak kucie na gorąco i odlewanie ciśnieniowe, charakteryzuje się temperaturą powierzchni przekraczającą 500°C. Musi mieć dobrą twardość, przewodność cieplną i odporność na pękanie termiczne.

Ścieżka procesu obróbki cieplnej

Przygotowanie obróbki cieplnej:
Po kuciu wymagane jest powolne chłodzenie i wyżarzanie (takie jak chłodzenie w piecu po izolacji w temperaturze 870°C) w celu wyeliminowania naprężeń kucia i poprawy jednorodności tkanki.
Końcowa obróbka cieplna:
Gaszenie:Podgrzać do temperatury 1020–1050 ℃, schłodzić olejem lub gazem, aby zapewnić całkowite utwardzenie rdzenia.
Odpuszczanie w wysokiej temperaturze:2-3 cykle odpuszczania w temperaturze 500-620 ℃, wykorzystujące efekt hartowania wtórnego w celu zwiększenia twardości do 48-52 HRC i uniknięcia odpuszczania stref kruchych.

Kluczowe punkty optymalizacji procesów

Liczba odpuszczań nie powinna być mniejsza niż dwukrotnie, aby zapobiec zmianom wymiarów spowodowanym przemianą austenitu szczątkowego.
Duże formy można hartować etapami (najpierw schładzać na powietrzu do temperatury 740–760 ℃, a następnie schładzać olejem), aby zmniejszyć naprężenia cieplne i odkształcenia.

Stal do form do tworzyw sztucznych: kładąca nacisk na przetwarzalność, polerowalność i odporność na korozję

Temperatura pracy zazwyczaj wynosi poniżej 200°C, a głównymi przyczynami uszkodzeń są zużycie, korozja i zarysowania powierzchni. Materiał musi być łatwy w obróbce, łatwy do polerowania i odporny na korozję.

Ścieżka procesu obróbki cieplnej

Stal hartowana wstępnie:
W fabryce przeprowadzono proces hartowania i odpuszczania (hartowanie + odpuszczanie w wysokiej temperaturze) do twardości 32-38 HRC, co pozwoliło na bezpośrednią obróbkę w celu uniknięcia deformacji podczas późniejszej obróbki cieplnej.
Stal węglowa:
Temperatura nawęglania wynosi 900–920 ℃, głębokość warstwy nawęglonej wynosi 0,8–1,5 mm, po czym następuje hartowanie i odpuszczanie w niskiej temperaturze, a twardość powierzchni osiąga 58–64 HRC.
Stal odporna na korozję:
Dzięki zastosowaniu roztworu stałego i obróbki starzeniowej (roztwór stały w temperaturze 1020–1080 ℃, starzenie w temperaturze 420–480 ℃) uzyskuje się twardość na poziomie 40–44 HRC, co łączy w sobie wytrzymałość i odporność na korozję.

Kluczowe punkty optymalizacji procesów

Zaleca się, aby formy precyzyjne poddawać obróbce cieplnej w warunkach próżniowych, co skutkuje uzyskaniem gładkiej i odpornej na utlenianie powierzchni, nadającej się do polerowania na lustrzany połysk.
Gatunki stali zawierające łatwo skrawalne pierwiastki, takie jak siarka i wapń, mogą osiągnąć doskonałą wydajność skrawania w stanie wyżarzonym i nadają się do form o wysokiej jakości powierzchni.

Ogólne zasady kontroli procesów

Niezależnie od rodzaju stali formierskiej, należy ściśle kontrolować następujące kluczowe punkty:

Równomierność ogrzewania:Duże moduły należy podgrzać do temperatury 600–650 ℃ przed osiągnięciem temperatury austenityzacji, aby zapobiec pęknięciom.
Wybór metody chłodzenia:
Chłodzenie gazowe nadaje się do części wrażliwych na odkształcenia (np. hartowanie gazem pod wysokim ciśnieniem 0,6 MPa);
Hartowanie w oleju sprawdza się w przypadku elementów obrabianych o dużych przekrojach, jednak aby zapobiec odkształceniom, należy kontrolować szybkość chłodzenia.
Adekwatność temperowania:Temperatura odpuszczania powinna być wyższa od rzeczywistej temperatury roboczej formy, a czas odpuszczania nie powinien być krótszy niż 60 minut, aby zapobiec pogorszeniu się parametrów podczas eksploatacji.
Kontrola odkształceń:W przypadku złożonych konstrukcji preferowane jest hartowanie izotermiczne lub stopniowe, a odkształcenie można kontrolować z dokładnością do 0,05 mm.