压铸模仁一般热处理到多少度,提高3Cr2W8V钢压铸模具寿命的热处理工艺研究

　　3Cr2W8V钢是目前广泛应用的压铸模具钢，内蒙某电机厂的转子铝压铸模具 就是采用此类钢制造。模具外形如图1所示，压铸是在130吨压铸机中进行。模具型腔 面与高温铝液经常触碰，承担因为不断加温与制冷而引起的交变应力功效。同时，型腔承 受很大的挤压、冲击和磨擦，模具工作性质极其严苛。在此类工作性质下，模具的无效方 式为粘铝、开裂和初期服裂，导致模具寿命不高。模具的初期脆裂是无效的基本矛盾，模 具的硬度和强度指标太高及其韧性不够是导 致初期脆裂的缘故。为了保证模具的寿命， 务必提升3Cr2W8V钢的综合性能，对此，我 们进行了研究。

　　1 试验方法

　　实验材料为3Cr2W8V钢，其成分为：0．376％C，2．40％Cr，8．10％W，0．4％V， ≤0．4％Si，≤0．4％Mn。

　　本实验选用10×10×55(mm)规范梅氏冲击试件。抗粘铝和热疲劳试件规格如图2 所示。用JB30冲击试验机、HR—150洛氏硬度计、HB—3000布氏硬度计、Instron—1251 型电液伺服**材料试验机测量断裂韧性、 强度、断裂韧度等数据。用电阻加热炉(内放 铝钳锅)加热到700℃，接着水冷的形式进行 热疲劳试验。 Neophot型金相显微镜观查球 化淬火机构，用DS—III型扫描电镜观查破裂 韧性试件断口形貌。

　　2 试验结果及分析

　　2.1 汽体氮碳共渗抵抗粘铝和热疲劳性能的影响

　　将热疲劳试件校正常工艺调质处理后，再将一部分试件在570℃×3h开展汽体氮碳 共渗，另一部分试件不进行氮碳共渗，然后进行对比试验。实验流程是：将试件放进 700℃的铝液中加温5秒钟，随后马上放入水中激冷，每次反复以上工艺流程。试验结果 说明，没经氮碳共渗的试件，3—5次循环就粘铝，而经过氮碳共渗的试件，几百次之后仍 末发生粘铝状况，并且出模容易。还发现，没经氮碳共渗的试件，经60次循环，试件表层 就出现微裂纹，而经过氮碳共渗的试件，实验160次循环之后出现了微裂纹，验证了经 过氮碳共渗的试件耐热疲劳性能好，比没经氮碳共渗的试样的耐热疲劳性提升1．6倍。

　　氮碳共渗后试件，其更表面是白亮层，由较为致密的 ε—Fe2—3(N，C)化合物组 成 [1] ，这和铝的分子结构不同，且浸润性不好，这应该是试件不沾铝的缘故。

　　材料的热疲劳性能是衡量热模具寿命的重要因素之一。热疲劳除了与材料的传热系 数和线膨胀系数等物理特性相关外，还和材料高温强度塑性相关。热疲劳裂纹通常 在表面内应力较大的地区产生，模具表层遭受强烈氧化时会加快损害过程，若材料抗氧化 性能好，则可缓解损害。试件经氮碳共渗后，高温抗拉强度提升，塑变抗力提升，减缓了裂 纹萌发，同时，氮碳共渗试样的表面具备抗氧化，可缓解氧化腐蚀后的损害过程，这也许 是提升耐热疲惫性缘故。

　　2.2 球化退火工艺甄选

　　热模具钢一般都选用中温加温淬火和等温球化退火做为预处理工艺，用这种工艺处 理，3Cr2W8V钢球化机构不匀，渗碳体的外貌和遍布不好，模具的强韧性不够，因此使 用寿命低，三向循环煅造虽改进渗碳体缩松 [2] ，但对渗碳体圆整度改进有限，并且工艺复 杂。为了获取细微、匀、圆的渗碳体，对各类球化退火工艺展开了很多实验，甄选出二种效 果明显的高温固溶预处理球化退火工艺，其结果见表l、图3、图4。

　　从图中看出，甄选的两种工艺球化退火后组织较好，渗碳体细微、匀称、圆整度好。 将图3和图4相比，图3的渗碳体比图4的碳化物细小，但渗碳体的均匀度、圆整度不 如图4，其强度较高。因此，从机械加工性能和渗碳体的圆整度及操作简便考虑，采用 表1里的工艺2是合理的，下列实验均采用此工艺。

　　2.3 不同温度淬火回火后的硬度和断裂韧性

　　将3Cr2W8V钢用新技术球化退火后，制作成冲击试件经不同温度淬火回火后、做冲 击实验，并测量随炉试样的洛氏硬度，其结果见图5。从图5a能够得知，随淬火温度上升、强度提升，一样温度淬火，淬火温度多者，强度也高，表明高温淬火能提高红硬性。从图5b能够得知，提升淬火温度，断裂韧性减少；淬火温度—按时，随回火温度上升，冲击韧 性提升。一样温度淬火，淬火温度低者，断裂韧性高。从断裂韧性考虑，压铸模具应采用 较低温度淬火和高温回火工艺。但850℃淬火比900℃淬火试样的断裂韧性有所下降，可能和加热温度过低，融入马氏体的合金

　　2.4 断裂韧性比照

　　对不同工艺球化退火的试件。再经不同温度淬火回火，对试样的断裂韧性进行对比， 其结果见图6，由图可见，在同样淬火温度下，经过高温固溶预处理球化退火的试件，冲击 韧性高。断裂韧性提升的原因是 [3] ，经过高温固溶预处理球化退火后，使渗碳体细微匀称。

　　2.5 断裂韧度KIc实验

　　实验选用三点弯曲试件，试件尺寸为100×20×l0(mm)。经不同工艺开展热处理， 用φ0．15mm钼丝切割空缺，在Amsler高频疲劳试验机上预制裂纹，所施负载为试件强 多度30％，之后在Instron—1251型电液伺服**材料试验机上测量。实验方法实行 GB416—84《金属材料平面应变断裂韧度KIc试验方法》，试验结果见表2。由表2看出、 经过高温固溶预处理球化退火、再经淬火回火的试件，具备强的断裂韧度，其KIc值较常 规解决提升1.36掊。通过高温淬火的试件也有较高的断裂韧度，其K1c值较基本解决 提升1倍。但淬火后的硬度对KIC有很大影响，如09试件。图7为试件断口核心区的 扫描电镜外貌。由图7a看出，试件破裂特点为准解理外貌。有少量微坑、因解理面较多， 故KIC较低。由图7b看出、试件断口仍为准解理外貌，但具备韧性断裂的微坑特点，所 以，KIc明显提高。图7c是经过高温固溶预处理球化退火再经淬火回火的试件断口电镜 外貌，具备典型的韧性断裂韧窝外貌，因此KIc值显著提高。当含碳量一定时，钢的破裂 韧性随渗碳体平均间距降低(根据渗碳体颗粒优化)而增加[4]，因而，因为高温固溶预 解决使碳化物优化是提升3Cr2W8V钢KIc的主要原因。

　　2.6 实践应用

　　用基本技术处理的3Cr2W8V钢压铸模具，每副模具只有压铸300件，模具寿

　　从表3能够得知，选用新技术 氮碳共渗(1150℃油冷 800℃炉冷 1075℃油冷 680℃ 淬火二次 氮碳共渗)，获得了满意的结果。