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粉末高速钢制模具热处理工艺流程解析
编辑:杭州有限公司   时间:2019-07-10

20世纪60年代以来, 粉末冶金领域雾化法制取高质量预合金粉末得到了迅速发展, 加上冷, 热等静压机的问世和应用, 使得采用粉末冶金工艺生产高性能合金材料成为可能。粉末冶金高速钢,简称粉末高速钢或PM 高速钢。采用粉末冶金方法(雾化粉末在热态下进行等静压处理)制得致密的钢坯,再经锻、轧等热变形而得到的高速钢型材,简称粉末高速钢。
通常高耐磨性的模具的韧性都比较低,反之亦然。然而,在许多情况下使模具有最佳的性能,必须同时具备高耐磨性和高韧性。ASP23是瑞典一胜百钢厂经粉末冶金炼钢工艺生产的一种铬-钼-钨-钒高合金高速钢,该钢兼备非常好的耐磨性和高韧性,此外还具有非常好的高抗压强度、非常好的热处理尺寸稳定性和抗回火软化性。ASP23特别适合于薄的被加工材料的下角料及塑料成形机零件,切割工具,刀刃具,半导体IC模具等。粉末高速钢使用范围广泛,但其专业的热处理和作为模具的加工工艺流程还不能被人们广泛的了解。
粉末高速钢制模具的热处理工艺
1、试验用材 试验使用材料的化学成分如下表所示。

试验使用材料ASP23的化学成分(质量分数)(%)
CCRMOWV
1.284.05.06.43.1

2、试验尺寸:80*80*80和100*100*25
软性退火处理
在保护气氛下,加热至850-900℃,均热后,再以每小时10℃炉冷至700℃,然后置于空气中冷却。
消除应力:
模具经过粗加工后,应加热至600-700℃,均热后,保温两小时,缓慢冷却500℃,然后置于空气中冷却。
淬火处理:
预热温度:450-500℃及850-900℃,淬火温度1050-1180,模具在硬化过程中,必须保护,以避免氧化和脱碳。
淬火介质:
在真空炉中,以高速及足够正压的气体冷却,在盐炉和流动粒子炉中,550℃等温淬火,模具淬火,必须连续冷却至大约50℃,然后立即回火;当模具需要最佳韧性时,请使用等温淬火或高压气体冷却。
回火:
对于模具冷作用途,不论使用任何淬火温度,均须以560℃回火三次,每次回火后必须冷却室温,三次回火后的残留奥氏体低于1%。
深冷处理:
模具零件如需保持最稳定的尺寸应进行深冷处理,否则体积增大,淬火后模具零件应立即深冷处理,然后回火。虽然有时由于深冷介质和使用到的设备的局限性采用-70℃或更低的温度(如-80℃),但是ASP23通常性在-150℃与-196℃之间深冷处理。保温1-3小时深冷处理后,硬度将增加约1HRC。可避免形状复杂模具,以免增加破裂危险。
抗高温回火软化性:
硬度随在不同工作温度下的保持时间而改变,淬火温度1050℃-1130℃,回火温度560℃三次回火,各一小时。
表面处理:
一些高速钢为了降低摩擦和增加耐磨性,而进行表面处理。通常大部分采用氮化和通过PVD和CVD产生耐磨表面涂层。ASP23特别适碳化钛、氮化钛表层涂层。因为ASP23的碳化物分布非常均匀使涂层的结合更好,并减少模具硬化过程中的尺寸改变。由于结合高强度和高韧性,使ASP23成为理想的PVD和CVD涂层基材。
PVD:物理气相沉积PVD是用200-500℃之间的温度来提供一种耐磨涂层的方法。因为ASP23是560℃高温回火,在PVD涂层处理过程中没有尺寸改变的危险。
CVD:化学气相沉积CVD是使用1000℃左右的温度来提供耐磨表面涂层。推荐模具零件在表面处理后应在真空炉里单独淬火和回火。
氮化处理:
建议在特殊的盐浴炉中,做短时间的处理,以产生2-20um的扩散层,可以降低工具表面的摩擦和带来各种其他好处。

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