如何避免紧固件、冲压模具热处理变形和开裂

优胜编程龚老师

如何避免紧固件、冲压模具热处理变形和开裂：



造成冲压模具热处理变形与开裂的原因是多方面的，包括钢材的化学成分与原始组织、零件的结构形状和截面尺寸以及热处理工艺等因素都会涉及。在实际生产中，变形往往是无法彻底杜绝的，只能尽量减小其发生的程度，但只要采取恰当的手段，开裂的情况完全是可以避免的。

下面这些手段，就可以有效地解决这一问题。

预备热处理
所谓的预备热处理是相对于最终热处理而言的，就是在最终热处理之前增加一个起到预备作用的热处理步骤，这一步骤可以为最终热处理提供一个良好的机加性能或组织形态。常见的预备热处理工艺包括退火、正火和调质等。

对于共析钢冲压模具的预备热处理，重点在于消除锻件内的网状二次渗碳体、细化晶粒以及内应力。具体过程是先进行正火处理，再进行球化退火。对于冲压凹模零件，应先用低温回火的方式进行稳定化处理。而对于那些形状较为复杂、精度要求高的凹模，由于在热处理中发生形变和开裂的可能性更高，因此在其粗加工完成后和精加工开始之前，要进行适当的调质处理，为最终的热处理作组织准备，以尽量避免开裂的发生。

淬火加热方式和零件的防护
淬火和回火是最易使零件产生变形和开裂的过程。对于一些小型冲压凸凹模、细长圆柱形零件或高合金钢模具零件等，应避免使用直接加热的淬火方式，而是先将其预热至520到580摄氏度，然后再放入中温盐浴炉内加热至淬火温度。实践证明，采用这种加热方式的零件，比直接在电炉或反射炉中加热淬火，变形量明显要小，开裂情况也基本上可以避免。

淬火中，奥氏体零件如果加热温度过高，会使晶粒粗大，而且容易造成氧化、脱碳等现象，导致零件变形和开裂；而温度偏的话低则会造成零件内孔收缩，孔径尺寸变小。因此，应在加热温度允许的范围内，尽量选择温度上限进行淬火。而对于合金钢，加热温度偏高，会引起内孔膨胀，孔径尺寸变大，最好选则允许温度的下限。

另外，在进行淬火和回火处理时，有必要对零件容易发生变形和开裂的部位，采取措施进行有效地保护，使其形状与截面对称，内应力保持均衡。尤其对于那些形状复杂的零件更是如此。常用的保护方法包括捆包法、填充法和堵塞法等。

冷却方式优化和冷却剂的选择
当零件加热完毕，从炉中取出后不应直接放入冷却剂中，那样容易造成局部温差过大而导致变形和开裂。正确的方法是应先将零件置于空气之中进行预冷，然后再放入冷却剂中淬火。为保证零件各个部分冷却速度均匀，放入冷却剂后还应进行适当旋转，且旋转方向最好是不固定。

冷却剂的选择也同样重要。对于合金钢而言，使用硝酸钾和亚硝酸钠热浴的等温淬火或分级淬火是减小变形的有效方法，尤其是对处理形状复杂、尺寸要求精确的冲压模而言。有些多孔模具零件，具有在油中冷却收缩，在硝酸盐中冷却膨胀的特征，合理利用两种不同介质，也可以减小由于淬火造成的零件变形。

回火处理的控制
零件在冷却剂中淬火之后，不应该在空气中停留过久，而是要及时放入回火炉中进行回火处理，以消除零件的内应力，减小变形和开裂倾向。尤其对于一些需要进行线切割加工的冲压模零件，在线切割加工之前采用分级淬火和多次回火热处理，可以有效提高零件的淬透性，使其内应力分布均匀，不易发生变形和开裂。在回火处理过程中，一定要避免低温回火脆性和高温回火脆性的出现。