課程設計---壓鑄模具熱處理工藝

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　2010年7月 </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程 課程設計</p><p>　　題目 壓鑄模具熱處理工藝</p>

2、;<p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等</p><p>　　對壓鑄模具進行工況分析，包括環(huán)境介質(zhì)、溫度、受力分析等，確定壓鑄模具的主要失效形式、分析失效原因以及壓鑄模具正常工作應滿足的性能要求。根據(jù)性能要求，初步選定三種以上符合要求的材料，結(jié)合工藝性和經(jīng)濟性對所選材料進行綜合分析，確定最佳材料。根據(jù)最佳材料確定壓鑄模具尺寸及熱處理工藝，畫出工藝流程并制作工藝卡片，確定組織檢驗方法。<

3、/p><p>　　完成課程設計報告一份，字數(shù)不少于6000字。翻譯相關外文資料若干，字數(shù)不少于3000漢字。</p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　1、畢鳳琴、張旭昀編.熱處理原理及工藝.石油工業(yè)出版社，2009</p><p>　　2、《熱處理手冊》編委會.熱處理手冊（第3版）.機械工業(yè)出

4、版社，2002</p><p>　　3、崔忠圻.金屬學與熱處理.機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　4、中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)、維普信息資源、EI、ISTP、Springer、EBSCO 等資料。</p><p>　　完成期限 2010.7.24-2010.8.1 </p><p>　　指導教師

5、 </p><p>　　專業(yè)負責人 </p><p>　　2010年7月20日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、引言1</b></p><p><

6、;b>　　二、設計任務1</b></p><p><b>　　三、工況分析1</b></p><p>　　四、失效分析及性能要求2</p><p>　?。ㄒ唬鸿T模具的失效分析2</p><p><b>　?。ǘ┬阅芤?</b></p><p>

7、;<b>　　五、選材及優(yōu)化4</b></p><p>　　（一）5CrMnMo4</p><p>　?。ǘ?Cr5MoSiV4</p><p>　　（三）4Cr5MoSiV14</p><p>　?。ㄋ模?Cr2W8V5</p><p><b>　?。ㄎ澹﹥?yōu)化5</

8、b></p><p>　　六、確定尺寸和熱處理工藝5</p><p>　?。ㄒ唬崽幚砉に?</p><p>　?。ǘ┙M織及熱處理工藝分析9</p><p>　　七、工藝流程及工藝卡片9</p><p><b>　　八、成品檢驗10</b></p><p>

9、;　?。ㄒ唬┯捕葯z驗10</p><p>　?。ǘ┙鹣鄼z驗10</p><p><b>　　結(jié)論10</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　壓鑄模具是將液態(tài)或

10、半液態(tài)金屬以極高的速度填充模具型腔，并在壓力作用下凝固而獲得壓鑄件的模具。它的基本工藝過程是：金屬液先低速或高速鑄造充型進模具的型腔內(nèi)，模具有活動的型腔面，它隨著金屬液的冷卻過程加壓鍛造，既消除毛坯的縮孔縮松缺陷，也使毛坯的內(nèi)部組織達到鍛態(tài)的破碎晶粒，獲得具有一定壽命、機械性能的模具型腔。</p><p>　　壓鑄模具是模具中的一個大類。隨著我國汽車、摩托車工業(yè)的迅速發(fā)展，壓鑄行業(yè)迎來了發(fā)展的新時期。同時，也對壓

11、鑄模具的綜合力學性能、壽命等提出了更高的要求。要滿足不斷提高的使用性能需求僅僅依靠新型模具材料的應用仍然很難滿足，必須將各種熱處理技術應用到壓鑄模具的制造當中才能達到對壓鑄模具高效率、高精度和高壽命的要求。</p><p><b>　　二、設計任務</b></p><p>　　對壓鑄模具的工作環(huán)境和工作條件（包括壓鑄合金與模具的相互作用、壓鑄溫度、壓鑄速度、模具受力情

12、況等）進行分析，以確定壓鑄模具的主要失效形式，并分析模具的失效原因，據(jù)此確定壓鑄模具正常工作應滿足的性能要求。根據(jù)壓鑄模具材料的性能要求，初步選定三種以上符合要求的材料，結(jié)合材料的性能、工藝性和經(jīng)濟性對所選材料進行綜合分析，確定最佳材料。根據(jù)最佳材料確定壓鑄模具的尺寸和熱處理工藝，畫出工藝流程并制作工藝卡片，以及確定組織檢驗方法。</p><p><b>　　三、工況分析</b></p

13、><p>　　壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的主要特點是高壓和高速。</p><p>　　1.金屬液是在壓力下填充型腔的，并在更高的壓力下結(jié)晶凝固，常見的壓力為15～100MPa。</p><p>　　2.金屬液以高速充填型腔，通常在10～50米/秒，有的還可超過80米/秒，（通過內(nèi)澆口導入型腔的線速度—內(nèi)澆口速度），因此金屬液的充型時間極短，約0.01～0.2秒（須視鑄件的大

14、小而不同）內(nèi)即可填滿型腔。</p><p>　　由于壓鑄是使熔融金屬在高壓、高速下充滿模具型腔而壓鑄成型，在工作過程中反復與熾熱金屬接觸，工作條件非常惡劣。盡管定模型腔的光潔度打得很光，因型腔較深，仍出現(xiàn)粘在定模上的現(xiàn)象。金屬液的充型時間極短，金屬液的比壓和流速很高，這對壓鑄模來說工作條件極其惡劣，再加上激冷激熱的交變應力的沖擊作用，都對模具的使用壽命有很大影響。</p><p>　　在生

15、產(chǎn)壓鑄件的過程中，型腔表面除了受到高壓高速的金屬液沖洗外，還吸收金屬在凝固過程中釋放的熱量，產(chǎn)生熱交換。模具材料因熱傳導的關系，使型腔表面層溫度劇烈上升，與內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度梯度，從而產(chǎn)生內(nèi)應力。金屬液填充型腔時，型腔表層首先達到高溫而膨脹，而內(nèi)層模溫較低，相對的膨脹較小，使用權表層產(chǎn)生壓應力。當開模后，型腔表面與空氣接觸，受到壓縮空氣及涂料的激冷而產(chǎn)生拉應力。這種交變應力隨著壓鑄次數(shù)的增加而增大，當超過模具材料的疲勞極限時，表面層即產(chǎn)

16、生塑性變形，并在晶界處產(chǎn)生裂紋。</p><p>　　以鋁壓鑄模為例，鋁的熔點為580～740℃，使用時，鋁液溫度控制在650～720℃。在不對模具預熱的情況下壓鑄，型腔表面溫度由室溫直升至液溫，型腔表面承受極大的拉應力。開模頂件時，型腔表面承受極大的壓應力。數(shù)千次的壓鑄后，模具表面便產(chǎn)生龜裂等缺陷。</p><p>　　四、失效分析及性能要求</p><p>　　

17、（一）壓鑄模具的失效分析</p><p><b>　　1.熱疲勞裂紋</b></p><p>　　熱疲勞裂紋是壓鑄模最常見的失效形式，占壓鑄模失效的60％～70％。由于壓鑄過程中壓鑄模反復經(jīng)受急冷、急熱所造成的熱應力，導致在壓鑄模型腔表面或內(nèi)部熱應力集中處逐漸產(chǎn)生微裂紋，其形貌多數(shù)呈現(xiàn)網(wǎng)狀，又稱龜裂，也有呈放射狀（如圖1所示）。這些在壓鑄模表面淺層中的微裂紋，一般可以

18、修復掉，如果熱疲勞裂紋深入基體內(nèi)部，修模會導致壓鑄模尺寸超差，或者由于壓鑄過程中循環(huán)次數(shù)的增加，熱應力使熱疲勞裂紋繼續(xù)擴展成宏觀裂紋，從而導致壓鑄模的失效。熱疲勞裂紋是熱循環(huán)應力、拉伸應力和塑性應變共同作用而產(chǎn)生的。塑性應變促進裂紋的形成，拉伸應力促進裂紋的擴展與延伸。</p><p>　　折線特性 裂紋和夾雜物 裂紋分枝<

19、/p><p><b>　　圖1 模具裂紋</b></p><p><b>　　2.整體脆性開裂</b></p><p>　　整體脆性開裂是由于偶然的機械過載或熱過載而導致壓鑄模災難性斷裂。材料斷裂時所達到的應力值一般都遠低于材料的理論強度，由于微裂紋的存在，受力后將引起應力集中，使裂紋尖端處的應力比平均應力高得多。壓鑄模脆性開

20、裂引起的原因很多，諸如壓鑄操作失常引起的機械過載、熱沖擊，壓鑄模設計不合理產(chǎn)生應力集中等等。材料的塑韌性是與此現(xiàn)象相對應的最重要的力學性能。模具鋼中夾雜物的減少，韌性將明顯提高。在實際生產(chǎn)中，整體脆斷的情況較少發(fā)生。</p><p><b>　　3.溶蝕或沖蝕</b></p><p>　　熔融的金屬液以高壓、高速進入型腔，對壓鑄模成形零件的表面產(chǎn)生激烈的沖擊和沖刷，造

21、成型腔表面的機械沖蝕，高溫使壓鑄模硬度下降，導致型腔軟化，產(chǎn)生塑性變形和早期磨損（如圖2所示）。此外在填充過程中，高溫金屬液中雜質(zhì)和熔渣對壓鑄模成形表面會產(chǎn)生復雜的化學作用，產(chǎn)生化學腐蝕，熔融金屬液逸出氣泡使型腔發(fā)生氣蝕，這些機械和化學磨損綜合作用的結(jié)果都在加速表面的腐蝕和裂紋的產(chǎn)生。提高壓鑄模材料的高溫強度和化學穩(wěn)定性有利于增強材料的抗侵蝕能力。</p><p>　　一般位置的沖蝕坑 澆口所對位置的沖蝕

22、 左圖的放大圖 沖蝕坑放大圖</p><p><b>　　圖2 模具沖蝕</b></p><p>　　表1為國內(nèi)壓鑄模具的失效形式統(tǒng)計。</p><p>　　表1 國內(nèi)鋁壓鑄模具失效形式統(tǒng)計表</p><p><b>　?。ǘ┬阅芤?lt;/b></p><

23、;p>　　根據(jù)對模具是失效的分析，對模具用鋼的性能提出以下要求：</p><p>　　1.高的紅硬性、高溫耐磨性、高的抗氧化性、高的熱強性；</p><p>　　2.高的淬透性和導熱性；</p><p>　　3.高的韌性、疲勞抗力，以及良好的脫模性。</p><p><b>　　五、選材及優(yōu)化</b></p&

24、gt;<p>　?。ㄒ唬?CrMnMo</p><p>　　5CrMnMo鋼是熱作模具鋼，由于鋼中含有鉬，因而對回火脆性并不敏感。從600℃緩慢冷卻下來以后，沖擊韌性僅稍有降低。該鋼具有良好的韌性、強度和高耐磨性，但淬透性，耐熱疲勞性稍差。此鋼適于制作要求具有較高強度和高耐磨性的各種類型模具。</p><p>　?。ǘ?Cr5MoSiV</p><p&g

25、t;　　4Cr5MoSiV屬于中耐熱性熱作模具鋼，是空淬硬化熱作模具鋼，系引進美國的H11鋼。具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，其性能和使用壽命比3Cr2W8V鋼高。適用于作鋁合金壓鑄模、熱擠壓模、壓力機鍛模、高速精鍛模等；亦被用作飛機、火箭等耐熱400～500℃工作溫度的結(jié)構(gòu)零件。</p><p>　　（三）4Cr5MoSiV1</p><p>　　4Cr5MoSiV

26、1（H13）鋼屬于中耐熱性熱作模具鋼，具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋；且抗粘結(jié)力強，與熔融金屬相互作用小，淬透性好，由于含Mo，抑制了第2 類回火脆性，因此廣泛應用于熱微鍛、熱擠壓和鋁、銅及其合金的壓鑄模的制造。性能、用途和4Cr5MoSiV鋼基本相同，但因其釩含量高一些，故中溫（600℃）性能比4Cr5MoSiV鋼要好，是熱作模具鋼中用途很廣泛的一種代表性鋼號。</p><p>　?。ㄋ模?/p>

27、3Cr2W8V</p><p>　　3Cr2W8V鋼屬于高耐熱性熱作模具鋼。含碳量較低，可保證鋼的高韌性和良好的導熱性。其中Cr含量適中, 增加了淬透性和耐蝕性。含W量較多, 細化晶粒，使鋼回火穩(wěn)定性提高，并在回火過程中出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象，使鋼具有較高的紅硬性，提高硬度和耐磨性，W還能提高耐蝕性。少量的V可細化晶粒。</p><p>　　3Cr2W8V鋼具有一定的淬透性，鋼材斷面尺寸在80m

28、m以下時可以淬透，相變溫度較高，耐冷疲勞性能良好?；鼗鹂沽^高,在熱處理中脫碳和變形傾向性較小，在高溫下具有較高的強度和硬度，在650℃時硬度仍可達到300HBS，但韌性和塑性較差。</p><p><b>　?。ㄎ澹﹥?yōu)化</b></p><p>　　模具材料應選用冷熱疲勞抗力、斷裂韌性、熱穩(wěn)定性高的熱作模具鋼。結(jié)合以上分析，5CrMnMo鋼淬透性、耐熱疲勞性稍差，故

29、不予選用。3Cr2W8V鋼雖然高溫下仍具有較高的強度和硬度，但其工藝性能不好，導熱性差，線膨脹系數(shù)高，工作中易產(chǎn)生很大得熱應力，導致模具產(chǎn)生龜裂甚至破裂，并且加熱時易脫碳，降低模具抗磨損性能。而4Cr5MoSiV鋼具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，其性能和使用壽命比3Cr2W8V鋼，可以考慮選用。4Cr5MoSiV1鋼與4Cr5MoSiV鋼性能基本相似，但前者者中溫（600℃）性能比后者要好，因此，最終選用4Cr5M

30、oSiV1鋼。</p><p>　　4Cr5MoSiV1鋼不容易產(chǎn)生疲勞裂紋，即使出現(xiàn)疲勞裂紋也細而短，不容易擴展，而且抗粘結(jié)力強，與熔融金屬相互作用較小，從而保證壓鑄件能獲得較好的外觀質(zhì)量，同時該鋼也具有較高的熱硬性。4Cr5MoSiV1鋼作為一種馬氏體型熱作模具鋼，具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，中等的抗回火軟化能力和耐熔損性等綜合性能，屬中耐熱韌性鋼，是一種比較理想的熱作模具用鋼。采用4Cr5MoSiV1鋼

31、時使用壽命要比3Cr2W8V鋼提高0.5～1倍。</p><p>　　鎢鉬等耐熱合金雖然即脆又有缺口敏感性，但導熱性好，對需要冷卻而又不能設置水道的厚壓鑄件的壓鑄模有良好的適應性。因此，在合理的熱處理工藝下，4Cr5MoSiV1鋼仍具有滿意的使用性能，所以4Cr5MoSiV1鋼是壓鑄模用鋼的最佳選擇。</p><p>　　六、確定尺寸和熱處理工藝</p><p>&

32、lt;b>　?。ㄒ唬崽幚砉に?lt;/b></p><p>　　由于壓鑄模的工作環(huán)境惡劣，因此壓鑄模成型部位（動定模鑲塊、型芯等）及澆注系統(tǒng)使用的熱模鋼必須進行熱處理，為保證熱處理質(zhì)量，避免出現(xiàn)畸變、開裂、脫碳、氧化和腐蝕等疵病，可在鹽溶爐，保護氣氛爐裝箱保護加熱或在真空爐中進行熱處理，尤其是在高壓縮冷真空爐中淬火質(zhì)量最好。淬火前應進行一次除應力退火處理，以消除加工時殘留的應力，減少淬火時的變形程度

33、用開裂危險。淬火加熱宜采用兩次預熱然后加熱到規(guī)定溫度，保溫一段時間，然后油淬或氣淬。模具零件淬火后即進行回火，以免開裂，回火次數(shù)2～3次。壓鑄鋁、鎂合金用的模具硬度為43～48HRC最適宜。為防止粘模，可在淬火處理后進行軟氮化處理。壓鑄銅合金的壓鑄模硬度宜取低些，一般不超過44HRC。</p><p>　　1.鋼坯鍛造后的球化退火</p><p>　　為保證壓鑄模內(nèi)部組織致密，碳化物及流線

34、分布合理，消除材料物理性能方向性， 壓鑄模成型零件都需采用鍛造方法準備毛坯。但鍛造后內(nèi)部組織變成不穩(wěn)定的結(jié)晶，硬度高、力學性能差，切削困難，內(nèi)應力大，在加工過程中和隨后的淬火處理時容易產(chǎn)生較大的變形和淬裂，因此應及時進行球化退火處理。4Cr5MoSiV1鋼的鍛后球化退火工藝為：加熱至850～870℃，保溫3～4h，然后以＜30℃/h的速度冷卻至740～760℃，再保溫4～5h，爐冷至500℃后出爐空冷。</p><p

35、>　　4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模的球化退火工藝曲線如圖3所示。</p><p>　　圖3 Cr5MoSiV1鋼鍛造后球化退火工藝曲線</p><p>　　2.機械加工過程去應力退火</p><p>　　壓鑄模在機械加工過程中，由于刀具擠壓、切削熱等影響，使模具內(nèi)部組織發(fā)生不均勻的體積變化，產(chǎn)生內(nèi)應力。內(nèi)應力的存在，使內(nèi)部組織處于一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)， 有著強烈

36、恢復到無應力狀態(tài)的傾向。在內(nèi)應力不斷釋放的過程中，壓鑄模的形狀發(fā)生改變，原有的加工精度逐漸喪失；對機加后內(nèi)應力沒有完全釋放的模具，在隨后的淬火處理時會發(fā)生更大的變形或淬火裂紋， 因此在機械加工過程中應及時進行去應力退火處理。</p><p>　　4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模的去應力退火曲線如圖4所示。</p><p>　　圖4 4Cr5MoSiV1鋼去應力退火工藝曲線</p>

37、<p><b>　　3.淬火</b></p><p>　　由于4Cr5MoSiV1鋼合金元素含量高，淬透性較好，為減小淬火應力和變形，淬火冷卻速度應盡量緩慢；但為獲得較大的奧氏體過冷度，使轉(zhuǎn)變后的組織細小，在保證不發(fā)生變形和開裂的情況下，應選擇較激烈的冷卻介質(zhì)，綜合分析后選擇油冷。冷卻方式采用分級淬火，在370～420℃保溫5～20min，直到模具各部位溫度均勻，然后取出空冷。&

38、lt;/p><p>　　4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模的淬火曲線如圖5、表2、表3所示。</p><p>　　圖5 4Cr5MoSiV1鋼淬火工藝曲線</p><p>　　表2 4Cr5MoSiV1鋼淬火工藝參數(shù)</p><p>　　注：氣淬真空爐冷卻介質(zhì)為高純度氮氣</p><p>　　表3 保溫時間（參見圖5）</

39、p><p><b>　　4.回火</b></p><p>　　壓鑄模淬火后需及時進行回火處理，以消除淬火應力，降低淬火脆性，提高韌性，回火次數(shù)為三次?；鼗饻囟扔晒ぷ饔捕葋泶_定，由于壓鑄模工作硬度為44～48HRC，為使調(diào)整硬度留有余地，第一次回火的溫度可選擇稍低一些。因壓鑄模工作過程中，型腔表面溫度一般在20～600℃，則第二次回火溫度必須高于型腔表面最高溫度20～50℃

40、，因此選擇620～630℃，保證硬度控制在44～48HRC。第三次回火是為了提高韌性，回火溫度應比前一次回火溫度低30～50℃，以免硬度繼續(xù)下降。多次回火雖會顯著增加模具加工的成本，但對幾何尺寸大的模具可明顯提高其韌性和熱疲勞性能。</p><p>　　4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模的得回火工藝曲線如圖6、表4所示。</p><p>　　圖6 4Cr5MoSiV1鋼回火工藝曲線圖</p

41、><p>　　注：第一次回火，硬度為52到56HRC，第二次回火，硬度為43到47HRC，第三次回火，硬度為43～47HRC</p><p>　　表4 4Cr5MoSiV1鋼回火工藝參數(shù)</p><p>　　5.成型零件的表面強化</p><p>　　為提高4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模成型表面與金屬液接觸面的表面強度，提高耐磨性、耐腐蝕性、抗高溫

42、氧化性及抗冷熱疲勞性，防止粘膜和龜裂，需對壓鑄模成型表面進行強化處理。通過表面強化處理，使壓鑄模的表層發(fā)生化學成分與組織的變化, 從而改善和提高表層的性能。表面強化處理最常用的方法是氮化處理。由于以滲氮為主的低溫碳氮共滲(又稱軟氮化)處理時間短、溫度低、變形小，形成的ε相是以Fe3N為主的化合物，對脆性及裂紋敏感性小，抗咬合、抗擦傷，耐腐蝕，因此應用較多，其中又以氣體軟氮化應用最為廣泛。氣體軟氮化工藝為：氮化溫度550～570℃，保溫時

43、間4～6h，出爐后油冷或空冷，氮化層深度達到0.1～0.15mm。</p><p>　?。ǘ┙M織及熱處理工藝分析</p><p>　　4Cr5MoSiV1淬火后可以得到細晶粒組織細針馬氏體+未溶碳化物+殘余奧氏體，碳化物大部為M23C6。由于V具有良好的抗過熱敏感性，淬火硬度一般開始隨淬火溫度的升高而提高，當溫度升高到1070℃左右達到最大值，再提高淬火溫度，硬度增加很少而晶粒開始長大。

44、在淬火冷卻時，應以較快的冷速冷卻，以防止共析碳化物的析出。為得到較好的綜合性能和穩(wěn)定的組織4Cr5MoSiV1鋼一般采用二次或三次回火（由圖6工藝曲線就可知)，并且隨著回火溫度的升高，出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。二次硬化峰一般出現(xiàn)在550℃左右V使析出更多的MC型彌散碳化物，它在620～630℃回火時，硬度仍能保持在45HRC左右，具有較好的抗回火穩(wěn)定性。4Cr5MoSiV1應避免在出現(xiàn)二次硬化峰溫度范圍內(nèi)回火，而采用高于二次硬化峰的溫度回火。為

45、了使一次回火過程中殘余轉(zhuǎn)變奧氏體產(chǎn)生的馬氏體充分回火，一般采用二次三次回火。對4Cr5MoSiV1如果降低Cr的含量提高V的含量，使鋼在回火時析出以VC為主的高度彌散的碳化物，降低高溫下不穩(wěn)定的Cr的含量，可以提高其使用溫度及高溫性能，有許多試驗證明，在1000℃淬火和620℃時具有相對高的熱疲勞抗力。</p><p>　　七、工藝流程及工藝卡片</p><p>　　工藝流程：鍛造→球化退

46、火→粗加工→去應力退火→淬火→三次回火→精加工→檢驗→拋光→滲氮→裝配。</p><p>　　為保證4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模內(nèi)部組織致密，碳化物及流線分布合理，消除材料物理性能方向性，壓鑄模成型零件都需采用鍛造方法準備毛坯。但鍛造后內(nèi)部組織變成不穩(wěn)定的結(jié)晶， 硬度高、力學性能差，切削困難，內(nèi)應力大，在加工過程中和隨后的淬火處理時容易產(chǎn)生較大的變形和淬裂，因此應及時進行球化退火處理。</p>&l

47、t;p>　　4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模在機械加工過程中，由于刀具擠壓、切削熱等影響，使模具內(nèi)部組織產(chǎn)生內(nèi)應力，從而使內(nèi)部組織處于一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)，有著強烈恢復到無應力狀態(tài)的傾向。在內(nèi)應力不斷釋放的過程中，壓鑄模的形狀發(fā)生改變，原有的加工精度逐漸喪失；對機加后內(nèi)應力沒有完全釋放的模具，在隨后的淬火處理時會發(fā)生更大的變形或淬火裂紋，因此在機械加工過程中應及時進行去應力退火處理。</p><p>　　由于壓鑄

48、模形狀復雜、尺寸精度要求高，因此精加工通常放在淬火、回火后進行。</p><p><b>　　工藝卡片見附圖。</b></p><p><b>　　八、成品檢驗</b></p><p><b>　　（一）硬度檢驗</b></p><p>　　使用洛氏硬度計對模具型腔外部表面進行

49、硬度檢驗，檢驗其硬度是否合格，要求硬度43～48HRC。若硬度過高，則進行高溫回火，降低其硬度；硬度過低，則低溫回火，使其硬度提高。</p><p><b>　?。ǘ┙鹣鄼z驗</b></p><p>　　使用金相顯微鏡對模具表面進行金相檢驗，主要檢查材料晶界上碳化物的偏析、分布狀態(tài)、晶料度以及晶粒間夾雜等。組織缺陷及解決辦法：</p><p>

50、;<b>　　1.帶狀偏析</b></p><p>　　由于碳及合金元素的嚴重偏析，特別是鉻元素的作用。4Cr5MoSiV1有時會出現(xiàn)共晶碳化物，可通過高溫長期擴散退火消除。4Cr5MoSiV1中普遍存在碳化物帶狀偏析，通過高溫擴散退火能減少成分偏析，提高化學成分和組織的均勻性。利用電渣重熔和真空白耗熔煉壓鑄模具鋼，以及利用稀土變質(zhì)模具鋼，使4Cr5MoSiV1鋼的合金元素偏析現(xiàn)象明顯減弱，

51、可大幅度提高模具鋼的沖擊韌度。</p><p><b>　　2.雜質(zhì)富集帶</b></p><p>　　一般失效的4Cr5MoSiV1中可看到雜質(zhì)富集帶，它集中在碳化物偏析帶內(nèi)，常與共晶碳化物伴生。提高4Cr5MoSiV1鋼的清潔度，采用電渣重熔或爐外精煉工藝，可降低有害雜質(zhì)含量，特別是S、P的含量，是改善4Cr5MoSiV1鋼抗熱裂和早期脆性開裂及4Cr5MoSiV

52、1鋼模具壽命的重要途徑。如將4Cr5MoSiV1鋼的P、S含量從0.03%降到0.01%，可提高鋼的沖擊值1倍左右。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過對壓鑄模具失效的分析，對模具用鋼的性能提出了要求，進而確定了模具用鋼的材料4Cr5MoSiV1。</p><p>　　對4Cr5MoSiV1鋼熱處理工藝的確定，包

53、括鋼坯鍛造后的球化退火、機械加工過程的去應力退火、淬火、回火、成型零件的表面強化，使4Cr5MoSiV1鋼能達到壓鑄模具所要求的性能。并且為提高4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模成型表面的強度，提高耐磨性、耐腐蝕性、抗高溫氧化性和抗冷熱疲勞性，以及防止粘膜和龜裂，對普通熱處理工藝加以改進，對成型模具進行表面強化，即滲氮處理，使壓鑄模的表層發(fā)生化學成分與組織的變化, 從而改善和提高表層的性能，使模具使用壽命提高。</p><

54、p>　　降低4Cr5MoSiV1鋼中的P、S含量，可改善碳化物偏析，細化組織，并且組織均勻、細小，彌散各項性能指標，可提高4Cr5MoSiV1鋼的性能及使用壽命。</p><p>　　正確的熱處理工藝是延長壓鑄模使用壽命的關鍵。4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模熱處理工藝包括壓鑄模使用過程中的消除應力處理等，在制訂其熱處理工藝時，應根據(jù)具體零件大小、形狀等，合理確定加熱速度、加熱溫度、保溫時間、冷卻方式等工藝參數(shù)

55、。</p><p>　　4Cr5MoSiV1雖在國內(nèi)外廣泛應用，但前景仍被看好，并且對其所制的模具的要求也越來越高。尤其是國內(nèi)，許多高精度模具需進口，成本較高。國內(nèi)雖然生產(chǎn)此類鋼材的廠家較多，但質(zhì)量參差不齊，很多與國際發(fā)達工業(yè)水平國家生產(chǎn)的同類產(chǎn)品質(zhì)量差距大。因此，尋求新的生產(chǎn)工藝，提高國內(nèi)4Cr5MoSiV1鋼的質(zhì)量，進而提高模具質(zhì)量，也是該鋼的發(fā)展方向之一。</p><p><b

56、>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 安繼儒, 劉耀恒. 熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊 [M].化學工業(yè)出版社. 2008: 131-140.</p><p>　　[2] 張能武, 李樹軍. 模具技術使用手冊 [M].安徽科學技術出版社. 2009: 245-247.</p><p>　　[3] 鄧明. 實用模具設計簡明手冊 [M].機械工

57、業(yè)出版社. 2006: 254-271.</p><p>　　[4] 李春升, 黃德彬. 金屬材料手冊 [M].化學工業(yè)出版社. 2005: 491-507.</p><p>　　[5] 王曉敏. 工程材料學 [M].哈爾濱工業(yè)大學出版社. 2005: 86-92.</p><p>　　[6] 許天已, 王忠誠. 鋼鐵零件制造與熱處理100例 [M].化學工業(yè)出版社

58、. 2006: 220-223.</p><p>　　[7] 許天已. 鋼鐵熱處理實用技術 [M].化學工業(yè)出版社. 2005: 167-169.</p><p>　　[8] 曾輝藩, 彭澎, 廖丕博, 李玉中. 壓鑄模具鋼4Cr5MoSiV1的熱處理工藝及組織[J]. 模具制造. 2005, (12): 68-70. </p><p>　　[9] 賴華清

59、. 壓鑄模具的失效形式及提高其使用壽命的途徑[J]. 中國新技術新產(chǎn)品. 2009, (5): 112-113.</p><p>　　[10] 畢靜波. 探討提高H13鋼鋁合金壓鑄模質(zhì)量和使用壽命的途徑[J]. 材料導報網(wǎng)刊. 2010,5(2): 28-29.</p><p>　　[11] 寧志良, 周彼得, 薛祥, 左峰. 壓鑄模具失效分析[J]. 哈爾濱理工大學學報. 2001，6(

60、5):117-120.</p><p>　　[12] 周俊琪, 鄭建軍. 淬火和回火溫度對H13鋼力學性能的影響[J]. 山西機械. 1997, (2): 46-47.</p><p>　　[13] 林高用,鄭小燕. 熱處理工藝對H13鋼組織與性能的影響材料熱處理[J]. 材料熱處理. 2007, 36(4):46-48.</p><p>　　[14] 王先奎. 不

61、同熱處理對H13鋼力學性能的影響[J]. 機械工人. 1997, (11): 24-26.</p><p>　　[15] 林紅旗, 任義磊. 4Cr5MoSiV1鋼壓鑄模熱處理工藝研究[J]. 材料熱處理技術.2010, 39(2):131-133.</p><p><b>　　熱處理工藝卡片</b></p><p>　　東北石油大學課程設計成