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原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:9

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张宏康
(上海市热处理协会真空热处理协作组,上海 200070)

摘 要: 介绍了北美压铸模协会(NADCA)推荐的H13钢的真空热处理工艺,详细讨论了对热处理设备的要求,工件的装炉,热电偶的放置,奥氏体化,淬火速率与工件组织和性能的关系,回火工艺和硬度控
制,模具的去应力处理,H13钢模具的热处理质量和检测,以及热处理合格证书的内容,并附有H13钢淬火组织级别图。
关键词: H13钢;模具;气淬;回火

1 前言
1.1 北美压铸模协会(简称NADCA)所推荐的H13钢真空热处理工艺程序,由NADCA所属金属模具委员会热处理工作组10位委员和12个国家和地区的团体委员参加编制,2003年NADCA模具材料标准小组(9个团体)和模具热处理(7个团体)又稍作修改,将其编入NADCA#207-2003优质和超级H13钢材料和热处理验收标准。参加编制的协会成员有著名的美国通用汽车公司、德国蒂森特殊钢及热处理公司、奥地利百禄和瑞典乌特霍姆等公司,因此该工艺文件反映了欧美工业化国家的H13钢最近的热处理工艺水平,对国内模具的真空热处理有一定的参考价值。
本文根据N A D C A推荐的工艺程序,并结合作者从事真空热处理的工作经验编撰而成,供国内从事模具真空热处理的同行参考。
1.2 由于近年来国内外真空高压气淬技术突飞猛进的发展,NADCA介绍的H13钢真空热处理资料中所应用的气淬炉压力仅为2~5bar,而目前国内真空气淬炉的冷却压强已普遍提高至6~10bar,并采用对流加热技术,故对原文中的一些工艺参数用户应根据具体条件慎重选用。
1.3 对于原文中的间断(分段)冷却(interruptedquenching),按照国内的惯用术语,以下称为分级淬火。
2 NADCA 推荐的热处理工艺规范
2.1 应用范围
优质和超级H13钢热处理时最关键的工艺参数是奥氏体化温度和随后的淬火冷却速度。为获得最佳的金相组织和力学性能,并尽量减少工、模具的变形和开列,真空炉必须能够控制淬火冷却速度(Abar Ipsen公司称为“控制冷却”)。NADCA认为,虽然也可以应用其它热处理方法和手段例如盐浴奥氏体化和油淬工艺进行H13钢的热处理,但唯有真空炉才能应用其特有的程序控制工艺。本文讨论的工艺方法仅限于真空加热、高压气淬,其它热处理工艺方法不属于本文讨论范围。
2.2 对所用真空炉的要求
真空炉至少应有2~5bar的气淬压强,并且备有连接若干个工件热电偶的可编程序控制器。
真空炉有足够的冷却能力,能使模具表面从1030℃冷却的冷速不小于28℃/min。
在淬火冷却过程中,必须具有等温保持功能,能根据工件的表面和心部热电偶的输入信号进行分级冷却。
2.3 工件的装炉
选择合适的装载夹具及料架,以尽量减少工件变形。
炉中的工件应放置整齐,保证热处理的均匀性以防止变形和开裂。不应超载,以保证炉子能达到规定的冷却速率(28℃/min)。
2.4 热电偶的放置
建议将表面热电偶(TS) 放置在一个专用的孔中,孔径通常为3.175~6.35mm,依据所用的热电偶直径选用,孔深为1 6 mm ±3 mm 。
表面热电偶(TS)孔应设在模具最大表面的背面中心附近,即在1/4L(长)×1/4W(宽)的范围内。对于圆形模具,设在1/2半径的近中心范围内。
心部热电偶(TC)应尽量靠近模具质量中心,或利用模具现有的冷却孔。在不能放置心部热电偶的情形下,则可用一块有效尺寸相同的替代模块,在其心部放置热电偶,以控制炉内工件温度。
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