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　　skd11鋼材的滲碳處理及影響SKD11沖模耐用度的四個(gè)原因

 

　　skd11鋼材，為提高工件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并在其中形成一定的碳含量梯度，將工件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝稱為滲碳。

 

　　滲碳所用鋼種一般是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%～0. 25%的低碳鋼和低合金鋼，如15鋼、20鋼、20Cr鋼、20CrMnTi鋼等。鋼件經(jīng)滲碳后，都要進(jìn)行淬火和低溫回火，使工件表面獲得高硬度(56～64 HRC)、高耐磨性和高疲勞強(qiáng)度，而心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的韌性。滲碳工藝廣泛用于要求表面硬而心部韌的工件上，如齒輪、凸輪軸、活塞銷等。

 

　　根據(jù)滲碳介質(zhì)的物理狀態(tài)不同，滲碳可分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳，其中氣體滲碳應(yīng)用更廣泛。氣體滲碳是工件在氣體滲碳介質(zhì)中進(jìn)行的滲碳工藝。它是將工件放入密封的加熱爐中(如井式氣體滲碳爐)，通入氣體滲碳劑進(jìn)行滲碳的。

 

　　一般滲碳零件的加工工藝路線是：毛坯鍛造(或軋材下料)→正火→粗加工、半精加工→滲碳→淬火→低溫回火→精加工(磨削加工)。

 

　　防止鋼件淬裂中從淬透性上考慮選擇鋼材

 

　　skd11鋼材的滲碳處理及影響SKD11沖模耐用度的四個(gè)原因

 

　　一般來(lái)說(shuō)，淬透性好的鋼淬裂傾向大。但是，具有同樣淬透性的鋼，含碳量低的鋼淬火裂紋發(fā)生較少。鋼的淬透性一般用理想臨界直徑DI來(lái)表示，DI愈大表示淬透性愈好。DI隨C%、合金元素種類及含量，以及晶粒度不同而變化。根據(jù)圖6-1和圖6-2，DI當(dāng)然與淬裂具有一定關(guān)系，圖6-3表示了各種鋼均在900℃油淬(油溫27℃)后，淬裂與DI、C%的關(guān)系。例如，0.4% C，0.25% Si，0.70% Mn，1.0% Cr，0.3% Ni鋼在油中淬火時(shí)是否發(fā)生淬裂(晶粒度8級(jí))?計(jì)算DI值得DI=68.58mm，按圖中0.4% C考慮，不用擔(dān)心淬裂。

 

　　當(dāng)必須選用淬透性好的鋼材時(shí)，為了避免淬火裂紋，可以采用較緩和的淬火介質(zhì)，以達(dá)到淬火硬化和強(qiáng)化的目的。例如，Cr12MoV、W18Cr4V等鋼采用油淬、硝鹽浴淬火及空冷淬火等都可以達(dá)到硬化。因此為了避免淬火開裂，選擇淬透性較好的鋼材并采用緩和的淬火介質(zhì)是零件設(shè)計(jì)的方案之一。如某零件用20號(hào)鋼制造，滲碳處理后只有在水中淬火才能得到大于HRC58的硬度，該零件多孔、壁薄，在水中淬火時(shí)極易開裂報(bào)廢?，F(xiàn)改用淬透性較好的20CrMnTi鋼制造，滲碳后用油淬火，則既可達(dá)到所需硬度，又可減少裂紋。

 

　　在選用skd11鋼材時(shí)，還應(yīng)注意馬氏體點(diǎn)(Ms)的高低。上已敘及，一般來(lái)說(shuō)，Ms點(diǎn)愈低的鋼，淬裂傾向愈大。當(dāng)Ms點(diǎn)高時(shí)，相變生成的馬氏體可能立刻被自回火，從而消解一部分相變應(yīng)力，可以避免發(fā)生淬裂。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Ms點(diǎn)降低8℃，淬裂幾率可增加6倍。因此應(yīng)選擇Ms點(diǎn)稍高一些的鋼材。

 

　　雖然選擇淬透性好的skd11鋼材制造零部件，且淬火時(shí)使用較緩和的冷卻介質(zhì)，可以減少淬火開裂，但是這樣會(huì)在經(jīng)濟(jì)上增加材料費(fèi)，因此需綜合考慮，確定取舍。

 

　　skd11鋼材的滲碳處理及影響SKD11沖模耐用度的四個(gè)原因

 

　　1、SKD11結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的影響

 

　　沖模結(jié)構(gòu)是影響沖模耐用度的關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)不合理容易造成剛性差和壁厚分布不均勻，以及表面缺陷(如表面氧化、脫碳、裂痕、疤痕)都會(huì)影響材料的性能，造成沖模的早期失效。

 

　　2、沖模材料選擇的影響

 

　　選擇合適的SKD11沖模材料可以防止沖模早期失效。夾雜物使沖模內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，引起脆性斷裂，在進(jìn)一步的熱處理和使用中，該裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展而引起沖模開裂。鋼材在進(jìn)行熱加工和退火時(shí)，再機(jī)加工后有時(shí)仍殘留脫碳層，由于內(nèi)外層組織不同，造成熱處理冷卻速度不一致，產(chǎn)生裂紋，引起沖模開裂。含有較高的炭和合金元素，有較多的共晶化合物，導(dǎo)致淬火時(shí)常常出現(xiàn)沿著帶狀碳化物分布的裂紋，沖模在使用過程中裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，造成沖模開裂。

 

　　3、SKD11沖模機(jī)械加工的影響

 

　　沖模的型腔部分或沖頭的圓角部分，在機(jī)械加工中常常因進(jìn)刀太深而留下刀痕，造成應(yīng)力集中，淬火時(shí)相應(yīng)部位的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，導(dǎo)致沖模開裂。電加工時(shí)，沖模被加熱到高溫度，使組織發(fā)生變化，即電加工異常層受到交變應(yīng)力的反復(fù)作用，微裂紋變成大裂紋，導(dǎo)致沖模開裂而報(bào)廢。研磨加工會(huì)導(dǎo)致研削表面過熱，或引起表面軟化，硬度降低，使沖模在使用中因磨損嚴(yán)重，或由于熱應(yīng)力而產(chǎn)生磨削裂紋，后導(dǎo)致沖模早期失效。

 

　　4、SKD11沖模熱處理規(guī)范的影響

 

　　沖模在機(jī)械加工后都應(yīng)進(jìn)行淬火、回火等熱處理。加熱溫度的高低、時(shí)間的長(zhǎng)短、冷卻速度的大小、保護(hù)氣氛等工藝參數(shù)選擇不當(dāng)都會(huì)影響沖模的耐用度。模具鋼中含有較多的炭和較多的合金元素，導(dǎo)熱性差，加熱的速度不能太快。

 

　　skd11鋼材的滲碳處理及影響SKD11沖模耐用度的四個(gè)原因

 

　　當(dāng)發(fā)生氧化時(shí)，沖模表面易劃傷，尺寸變小，使用易產(chǎn)生早期疲勞裂紋，當(dāng)造成脫碳時(shí)，表面硬度顯著降低，造成早期磨損;淬火溫度過高，易造成晶粒長(zhǎng)大，使鋼呈現(xiàn)出脆性，因而沖模的使用中常常出現(xiàn)裂紋、崩刀、折斷等事故，相反，淬火溫度過低，鋼的抗壓強(qiáng)度也低，沖頭易出現(xiàn)鼓行而失效。對(duì)于不同的沖模材料，應(yīng)根據(jù)所要求的組織形態(tài)，選用不同的冷卻速度，對(duì)于高合金鋼，由于含有較多的合金元素，淬火性較低，可以采用油冷、空冷，甚至等溫淬火、分級(jí)淬火等工藝。沖模表面的強(qiáng)化處理也是提高沖模使用壽命的一個(gè)很重要途徑，氮化、滲硼、滲碳以及鍍鉻等都具有一定的效果，當(dāng)強(qiáng)化工藝控制不嚴(yán)格或強(qiáng)化方法選擇不當(dāng)時(shí)，就不可能獲得預(yù)期效果，反而導(dǎo)致沖模的早期失效。