塑料模具加工的热处理

 1.渗碳钢塑料模的热处理
    为使塑料模成形件或其他摩擦件有高硬度、高耐磨性和高韧性，在工作中不致脆断，要选用渗碳钢制造，并进行渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
  (1)渗碳技术要求压制含硬质填料的塑料时，模具的渗碳层深要求为;. 3一  1. 5mm;压制软塑料时，渗碳层深为0.8一1. 2mm;有些模具有尖齿、薄边，渗碳层深可取0.2-0.6mm。若采用碳氮共渗，则耐磨性、耐蚀性、抗氧化性、防粘性会更好。渗碳层的。c=0.7%一1.0%为最好。碳含量过高会使残留奥氏体量增加，抛光性能变差。渗碳层组织中不应有粗大的未溶碳化物、网状碳化物、晶界内氧化和过量残留奥氏体。
    (2)渗碳工艺方法尽量采用分级渗碳，目的是在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，并且便于直接淬火。分级渗碳分为:高温阶段，即加热温度为900一9200，保温1一1. 5h,以快速将碳渗人零件表层为主;中温阶段，温度为820一840`C，在此温度下保温2 -3h以增加渗碳层厚度为主，并有助于避免表层含碳量过高。
    渗碳介质可选用固体渗碳剂，即质量分数为5%碳酸钡的低活性渗碳剂。固体渗碳开箱后直接淬火在高温下操作有困难，淬火温度也难控制，因此，多采用随渗碳箱空冷后，重新加热淬火。
    对于优质渗碳钢模具，也可采用气体分级渗碳，并且渗碳后可直接空冷淬火。例如用12CrNi3A, 12CrNi4A, 18CrNi4WA等钢制作的模具，即可用此方法。但应注意此工艺会使型腔表面氧化，应在通人压缩氨气的“冷井”中空冷，以保护表面防止氧化。
    用20Cr钢和工业纯铁、DTI, DT2等制作的小型精密模具，单用渗碳淬火处理硬度和耐磨性往往不够，但用中温碳氮共渗后直接淬人100一120℃的热油中冷却，则硬度提高，变形微小。
    2.淬硬钢塑料模的热处理
    型腔表面要求耐磨，抗拉、抗弯强度要求又高的塑料模具加工，热处理时要考虑以下两点:
    首先，形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精密机械加工。因此要保证热处理时只有最小限度的变形，对于精密模具，变形应小于0.05%.
    其次，注意保护型腔面的表面粗糙度，力求通过热处理使金属内部组织达到均匀。
    为达到以上要求，在热处理时应采取适当的工艺措施。
    在淬火加热时，应保证型腔面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不增碳、不过热。如表面脱碳，则淬火后硬度不足，耐磨性下降。如表面增碳，则在抛光时会出现桔皮状，既不易抛光，又不耐腐蚀。为防止出现上述弊病，应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热。考虑模具多是单件生产，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，其保护效果也较理想。
    在淬火加热时，为减小热应力，要控制加热速度，特别对于合金元素含量多、传热速度较慢的高合金钢和形状复杂、断面厚度变化大的模具零件一般要经过2一3级的阶段升温。
    在淬火冷却时，为减小冷却变形，在控制冷却速度大于该钢的临界淬火冷却速度的前提下，应尽量缓冷。如对合金工具钢多采用热浴等温悴火，或者预冷淬火等。
    淬火后应及时回火，回火温度一定要高于模具的工作温度，并且要避开可能出现回火脆性的温度区间。回火时间应足够长，以免因回火不充分使模具工作时出现堆塌变形。回火时间长短视模具的材料和断面尺寸而定，但至少要在40一60min以上。
    3.预硬钢塑料模的热处理
    预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理直接加工使用。但有时需对供材进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。
    预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。
    预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。为满足模具的各种工作硬度要求，高温回火的温度范围很宽。调质后获得回火索氏体组织，硬度均匀。
    4.时效硬化钢塑料模的热处理
    时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶人奥氏体中，完成奥氏体化后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
    固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取:lmin/mm, 22. 5 min/mm ,淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。
    时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通人保护气体，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。