真空热处理是指将模具零件置于真空热处理设备中,进行加热、保温和冷却的工艺方法。其是当前先进的模具热处理技术之一。随着模具质量的要求越来越高,一般热处理难以达到技术要求,模具经真空热处理后,表面不氧化、不脱碳,淬火畸变小,表面硬度均匀,使用性能得到提高,模具使用寿命普遍增加,一般能提高30%以上,另外真空热处理可将加工余量(磨削或抛光)缩小1/3~1/2,从而提高了生产效率、降低了模具制造成本。真空热处理尤其适合于高精密、要求尺寸和性能稳定的模具。模具真空热处理技术有:真空淬火、真空回火、真空渗碳、真空渗氮、真空渗金属等。
1.真空热处理工艺参数
(1)真空度
真空度直接影响到模具表面的粗糙度,从而影响表面质量性能,为防止模具表面的合金元素的挥发,应选择合理的真空度。
(2)预热温度
当真空热处理的加热温度为1000~1100℃时,在800~850℃进行一次预热;当加热温度超过1200℃时,形状简单的模具可在850℃进行一次预热,较大或复杂的模具则应在500~600℃和800~850℃进行两次预热。
(3)保温
1)加热温度。真空淬火的加热温度一般取盐浴炉和空气炉的下限。真空回火、真空退火、真空固溶处理及真空时效的加热温度一般与常规热处理时的加热温度相同。
2)保温时间。通常情况下真空加热时间为盐浴炉的6倍,空气炉的2倍,经验公式为τ=KB+T,其中,τ为加热保温时间(min),K为保温时间系数(min/mm),B为模具的有效厚度(mm),T为时间裕量(或称固定时间)(min)。
2.模具的真空淬火
(1)预热
低合金钢(40Cr、60Si2Mn等)、中合金钢(CrWMn、9CrSi、5CrNiMo等)可选择两级加热(如650℃预热→850℃淬火加热);高合金钢(H13、Cr12MoV等)可选择三级加热(如650℃预热→850℃预热→1030℃淬火加热)。
(2)加热保温时间的选择
保温时间既要确保一定量的碳化物充分溶解,提高奥氏体中的合金含量,为二次硬化峰温度回火时有较明显的硬度回升提供保证,又不能产生过热而影响模具质量。
(3)冷却方式
模具钢的真空淬火可采用油淬、气淬、水淬、硝盐淬火等。合金模具钢均可实施真空油淬,从而获得光亮的表面及合理的性能。与气冷淬火相比,因油冷速度快而容易获得高的韧性和强度。气冷淬火可获得更小的淬火畸变。
真空淬火冷却方式应根据模具的形状、材质、尺寸、技术要求等来选择。