模具及模具材料热处理问题集锦

优胜编程龚老师

模具及模具材料热处理问题集锦：



1.问：模具热处理中存在的缺陷及预防？

    答：（1）.模具表面有软点

    产生原因：

    1)模具在热处理前表面有氧化皮、锈斑及局部脱碳。

    2)模具淬火加热后，冷却淬火介质选择不当，淬火介质中杂质过多或老化。

    预防措施：

    1)模具热处理前应去除氧化皮、锈斑，在淬火加热时适当保护模具表面，应尽量采用真空电炉、盐浴炉和保护气氛炉中加热。

    2)模具淬火加热后冷却时，应选择合适的冷却介质，对长期使用的冷却介质要经常进行过滤，或定期更换。

    （2）.模具热处理前组织不佳

    产生原因：

    1)模具钢材料原始组织存在严重碳化物偏析。

    2)锻造工艺不佳，如锻造加热温度过高、变形量小、停锻温度高、锻后冷却速度缓慢等，使锻造组织粗大并有网状、带状及链状碳化物存在，使球化退火时难以消除。

    3)球化退火工艺不佳，如退火温度过高或过低，等温退火时间短等，可造成球化退火组织不均或球化不良。

    预防措施：

    1)一般应根据模具的工作条件、生产批量及材料本身的强韧化性能，尽量选择品质好的模具钢材料。

    2)改进锻造工艺或采用正火预备热处理，来消除原材料中网状和链状碳化物及碳化物的不均匀性。

    3)对无法进行锻造的碳化物偏析严重的高碳模具钢可进行固溶细化热处理。

    4)对锻造后的模坯制定正确的球化退火工艺规范，可采用调质热处理和快速匀细球化退火工。

    5)合理装炉，保证炉内模坯温度的均匀性。

   

    （3）模具产生淬火裂纹

    模具在淬火后产生裂纹是模具热处理过程中的最大缺陷，将使加工好的模具报废，使生产和经济造成很大损失。

    产生的原因：

    1)模具材料存在严重的网状碳化物偏析。

    2)模具中存在有机械加工或冷塑变形应力。

    3)模具热处理操作不当(加热或冷却过快、淬火冷却介质选择不当、冷却温度过低、冷却时间过长等)。

    4)模具形状复杂、厚薄不均、带尖角和螺纹孔等，使热应力和组织应力过大。

    5)模具淬火加热温度过高产生过热或过烧。

    6)模具淬火后回火不及时或回火保温时间不足。

    7)模具返修淬火加热时，未经中间退火而再次加热淬火。

    8)模具热处理的，磨削工艺不当。

    9)模具热处理后电火花加工时，硬化层中存在有高的拉伸应力和显微裂纹。

   

    预防措施：

    1)严格控制模具原材料的内在质量

    2)改进锻造和球化退火工艺，消除网状、带状、链状碳化物，改善球化组织的均匀性。、

    3)在机械加工后或冷塑变形后的模具应进行去应力退火(>600℃)后再进行加热淬火。

    4)对形状复杂的模具应采用石棉堵塞螺纹孔，包扎危险截面和薄壁处，并采用分级淬火或等温淬火。

    5)返修或翻新模具时需进行退火或高温回火。

    6)模具在淬火加热时应采取预热，冷却时采取预冷措施，并选择合适淬火介质。

    7)应严格控制淬火加热温度和时间，防止模具过热和过烧。

    8)模具淬火后应及时回火，保温时间要充分，高合金复杂模具应回火2-3次。

    9)选择正确的磨削工艺和合适的砂轮。

    10)改进模具电火花加工工艺，并进行去应力回火。

    （4）模具淬火后组织粗大

    模具淬火后组织粗大，将严重影响模具的力学性能，使用时将会使模具产生断裂，严重影响模具的使用寿命。

   

    产生的原因：

   

    1)模具钢材混淆，实际钢材淬火温度远低于要求模具材料的淬火温度(如把GCr15钢当成3Cr2W8V钢)。

    2)模具钢淬火前未进行正确的球化处理工艺，球化组织不良。

    3)模具淬火加热温度过高或保温时间过长。

    4)模具在炉中放置位置不当，在靠近电极或加热元件区易产生过热。

    5)对截面变化较大的模具，淬火加热工艺参数选择不当，在薄截面和尖角处产

    生过热。

    预防措施：

    1)钢材入库前应严格进行检验，严防钢材混淆乱放。

    2)模具淬火前应进行正确的锻造和球化退火，以确保良好的球化组织。

    3)正确制定模具淬火加热工艺规范，严格控制淬火加热温度和保温时间。

    4)定期检测和校正测温仪表，保证仪表正常工作。

    5)模具在炉中加热时应与电极或加热元件保持适当的距离。
2.问：模具热处理过后表面用什么洗白？

    问题补充：

    我是开模具抛光店的，一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了

    答：（1）可以用不锈钢酸洗液。或者盐酸清洗。

    喷砂处理也可以。

    磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。

   

    盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是H13？

    高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。

    （2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。

    H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。

    还有一个办法，我自己也在用。你们的模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。

    实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。

    而我用的办法是，用纤维轮先打磨，就可以有效的把黑皮去除，再研磨抛光。

    或者喷砂，用800目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。

    3.问：h13模具钢如何热处理硬度才能达到58度

    答：1050--1100度加热淬火，油淬，可以达到，但一般热做模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46---50左右性能好耐用。

    4.问：什么是非热处理强化？

    答：表面处理：如镀硬铬，增加零件的耐磨性；喷丸强化：用于承受交变应力下工作的零件，可以大大提高疲劳强度；滚压：利用滚压工具在常温状态下对零件表面施加压力，使金属表面产生塑性变形，修正金属表面的微观几何形状，提高表面光洁度，提高零件疲劳强度以及耐磨性和硬度。

    5.问：哪几种模具钢不能经过热处理？

    问题补充：哪几种模具钢不能经过热处理，还有钢的硬度怎么求出、Hb跟HRC是什么关系、有没有相对应。

    答：国内常用的模具钢A3、Q235等碳素结构钢不进行热处理，不是不能进行热处理，而是没有必要。热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。碳素结构钢一般属于低碳钢，塑性好，一般没有残余应力。而且它用量比较大，一般用在桥梁、建筑等，通常强度能达到要求。如果进行热处理的话，本身的强度提高不多，还是不能满足使用，而且成本会大幅度提高。

    HRC含意是洛式硬度C标尺，HB含意是布式硬度。HRC适用范围HRC20－－67，相当于HB225－－650，若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA，若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。）布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。洛式硬度直接在表盘上显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB、

    6.问：线切割加工对模具热处理的影响？

    答：线切割原理工作是放电腐蚀，可以理解为化学切割。模具热处理与它无关系。

    车，铣，刨，磨是物理切割，模具硬度越高越难加工

    7.问：模具的导柱导套通常采用什么材料？采用何种热处理，达到怎样的性能要求？

    答：（1）在内地用45号碳素结构钢或碳素工具钢,热处理淬火硬度HRC45度左右，达不到HRC58~62.就是到了那么高，很易断。

    （2）一板高要求的是用SKD61或SKD11和H13等热处理淬火硬度HRC51度左右

    7.问：模具制造中热处理的用途？怎样应用？

    问题补充：是不是模板加工好以后进行热处理，主要是哪个环节？

    答：模具制造中热处理的作用:

    1.提高硬度,耐磨性，从而提高其寿命；

    2.强度加强，变形减小，保证模具的精度和精度稳定性；

    金属模具的失效原因分析结果。失效大部分是由断裂、磨损和变形而引起，其主要原因是热处理不当和模具加工不良。因此，合理选择材料、正确制订热处理工艺，提高热处理质量，对于延长模具使用寿命起着关键作用。模具热处理包括预先热处理和最终热处理，热处理的最终目的是使模具有良好的表面质量和强度、塑性和韧性的合理配合。

    8.问：大型冲压模具热处理，怎么才能处理的更好。尤其切边这块模具经常生产有毛刺，不能正常运行

    答：（1）有毛刺与模具设计和加工精度关系更大。模具热处理尽量选真空热处理，以获得最小的变形量。

    （2）模具可采用拼接结构，分成小块就好热处理了。

    最好用慢丝割，精度高、光洁度高、变形小。

    间隙有保证，毛刺会小的。

    看看你的设备精度是否很差！

    （3）切边毛刺大除了上面的几位提到的，我认为凸模单边受力，强度不够可能性大。
是否凸模太单薄？是否设计靠刀？

    还有板料热处理后有残余应力，线割后会出现变形，可以考虑较大的线割孔预先铣出再热处理，留3-4mm线割。

   

    9.问：我用H13钢来做热挤压模具锻造工件是黄铜热处理为45--48°模具直径120/mm高70/mm工作数小时后模具开裂请指

    答：（1）锻压温度大概是900--1000°？是不是温度太高了？

    模具使用前没有经过充分预热也有可能容易开裂。

    模具设计不合理也有可能容易开裂。

    将模具的回火温度提高一些，缩小和实际锻压温度的差距，回火实际长一些。

    （2）这个要综合考虑的，必要的时候要做下金相，才能基本判断原因的哦，，

    10.问：模具钢材热处理报价表？

    答：一般低碳钢如：45#、A3这些淬火价格在3-8元间每公斤

    其他普通模具钢材料如正真的正空淬火电价是在13元-15元间每公斤普通淬火8-10元间每公斤高速钢或粉末高速钢是45-50元每公斤以上都是含税的

    11.Cr12mov模具钢热处理后出现一块一块的掉？

    答：（1）你可能是在淬火时，超过温度太多，过热，造成晶粒粗，脱碳严重，马氏体粗大，断口粗晶，韧性、塑性低。

    （2）加热温度过高、保温时间过长，造成材料表面脱碳严重，组织晶粒粗大、结合力差，塑性显著降低

    建议：

    1、校对加热设备；

    2、调整淬火、回火温度和时间

    3、做试样热处理工艺试验，进行必要性能测试分析

    12.问：请教师傅h13材料穿孔模具热处理多少度不会裂?

    问题补充：需要穿孔的材料是45号钢，厚度是65MM，所以穿孔的深度也是要65MM。请问怎么做才能把模具的损耗降低？

    答：热处理：（交货状态：布氏硬度HBW10/3000（小于等于235）），淬火：790度+-15度预热，1000度（盐浴）或1010度（炉控气氛）+-6度加热，保温5~15min空冷，550度+-6度回火；退火、热加工；

    一般这样处理都是不会开裂的

    13.问：用Cr12MoV钢制造冷模具应如何进行热处理？

    答：高硬度高耐磨高韧性优化处理：980-1200度加热淬火，油淬（机油）400度回火一次，240度回火一次，HRC57-61，超耐用不崩刃。

    14.问：H13模具钢热处理后出现裂是什么原因，淬火温度是1100度，放在油中冷却。

    答：可以进行金相分析,看表面是否有材料是否有脱碳现象,开裂的话一般都是脱碳引起,H13一般都是做挤压模,对材料的硬度要求不是很高,你用的是不是真空炉?建议用1030~1050℃试下.

    14.问：盐浴热处理的优点？

    答：优点：受热均匀变形量小，少无氧化脱碳，加热快，能很快转变工件内部组织结构，保温性能和加热均匀性能好，可以进行固溶处理加热，适用性广泛，可进行近乎无氧化的出货处理等。

    缺点：工作环境恶劣，对工件有一定腐蚀，使用寿命相对较短，工作空间尺寸和功率来讲，功率较大，尺寸较小。而且废盐对环境有些污染，如果客户有对无氧化有较高要求的话可以考虑，成本一般情况。

    15．问：我们最近的Cr12或Cr12MOv的材料热处理和裂了几次了为什么？？五金模具上的

    答：最好将零件尺寸、形状及热处理要求，和你们采取的热处理工艺曲线告之，否则很难讲。

    这两种钢是一类，属高碳高铬莱氏体钢，本身就有冷裂倾向。热处理工艺也较复杂。

    下面在没有上述资料的情况下谈些我的经验：

    950-1000C淬火,油冷,HRC>58.

    为获得热硬性和高的耐磨性,淬火温度增高至1115-1130C,油冷。

    细薄的可空冷,为了减少变形也在400-450C盐液冷却。

    不要在300-375C回火,会降低工具的韧性，出现回火脆性，另外淬后立即回火。

    高于1100C淬火的,在520C回火2-3次。

    请注意过高的淬火温度会有脱碳的倾向，为此可在淬火前进行预先热处理--球化退火。

    16.问：检验热处理效果用什么方法？

    答：简单的检查表面硬度。

    准确的破检：检查淬硬层深、心部硬度、淬火金相组织等级、调质金相组织等级。

    淬硬层深临界硬度值=淬火硬度最小值X0.8。

    17.问：cr12铬含量少了热处理时会出现什么情况？

    答：Cr12如果Cr的含量减少时，会降低材料的淬透性，降低硬度，降低高温时的强度，但可以减少回火的脆性。

    18．问：模具材料深冷处理的作用有哪些？

    答：深冷处理是淬火后工件冷却过程的延续，在模具行业中的应用主要体现在冷作模具钢和高速钢、轴承钢，冷作模具和模具配件都有深冷技术应用的案例。

    深冷将会改变一些相关机械性能，主要作用如下几点：

    提升工件的硬度及强度

    保证工件的尺寸精度

    提高工件的耐磨性

    提高工件的冲击韧性

    改善工件内应力分布
提高疲劳强度

    提高工件的耐腐蚀性能。

   

    19.问：热处理后为什么要保温？

    答：（1）热处理的种类很多，不同的热处理工艺都不一样，有的需要保温，有的不需要保温。

    1．正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。2．退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺3．固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺4．时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。5．固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型6．时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度7．淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺8．回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺9．钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。10．调质处理quenchingandtempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。11．钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺

    （2）简单的说就是，相变需要时间。让组织充分的转变为奥氏体，才能对热处理后的理化性能有所保障。就象是做米饭，水开了还不行，还要保温闷一下。

    （3）保温简单说是为了让表面与心部金相尽量达到一致。

    20.。问：热处理厂对金属是怎么热处理的？

    答：热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面，淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将50赫兹的工频电变成一个200K赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有200千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了

    21.问:热处理后线割开裂是模板的问题还是热处理的问题?

    答：（1）我是搞热处理的,我个人认为是热处理的问题.因为没有经过热处理的钢进行线切割是很难开裂的,线切割开裂是因为切割时出现应力集中.因此热处理时不光要达到热处理要求的硬度还必须消除内应力.消除内应力的关键就是回火的温度和回火的时间.若回火温度太底,回火时间再长内应力也无法消除;若回火温度太高,虽然消除了应力,但却不能达到要求;若回火温度合适,但回火时间太短,应力也无法完全消除.因此热处理后线切割开裂的关键是回火温度和回火时间的控制.

    （2）热处理后线切割开裂这种情况比较复杂，有模具淬火后回火不充分的可能，也有模具锻造时存在缺陷的可能。如果是一般的碳钢模具，回火不充分是主要原因，需要优先考虑，对高合金模具来说，也有可能材料本身存在缺陷，如杂质、碳化物偏析等情况，这些需要高倍金相检测才能判断

    22.问：热处理中的过烧是什么意思?

    答：超过规定加热温度，致使晶粒长大，各项力学性能变坏如脆性变大，韧性下降，容易变形和开裂等等，控制好加热温度可以避免过烧。

    指钢在固液相线的温度范围内的某一个温度以上加热时，奥氏体晶界发生了化学成分变化，局部或整个晶界出现烧熔现象。

    此时晶界上会富集S,P等化合物，导致晶界结合力降低，机械性能严重恶化。

    过烧后钢材不能通过热处理或加工方法补救。

    23.问：怎样区分热处理件和没有热处理的工件？

    问题补充：工人不小心把一个未经热处理的生件和一批调试好的经过热处理的工件混在一起，现在如何把他们区分开来，不要切割工件看金相啊，那样会破坏产品，要急着发货？热处理工艺30Cr经正火、再淬火、然后回火，生件是铸件未经热处理。两者都经过了抛丸处理颜变色分不出来了，还有硬度都是在35-45之间了，靠硬度无法区分。

    答：如果也不能通过硬度和热处理氧化色来判别。我建议你通过敲击声音来辨别。铸件和淬火＋回火态工件金相组织不同，内耗有差异，通过轻轻敲击，可能能分辨。

    24.问：CR12MOV热处理爆裂原因有哪些？

    答：1、冷却介质是否冷却过快（不能用盐水，水剂等）

    2、淬火前，可能没有退好火，造成内应力过大

    3、材料冶金不好(非金属夹杂物，带状组织，共晶碳化物)

    4、淬火时，炉温升的过快

    5、没有及时回火