真空熱處理是指將模具零件置于真空熱處理設備中,進行加熱、保溫和冷卻的工藝方法。其是當前先進的模具熱處理技術之一。隨著模具質量的要求越來越高,一般熱處理難以達到技術要求,模具經真空熱處理后,表面不氧化、不脫碳,淬火畸變小,表面硬度均勻,使用性能得到提高,模具使用壽命普遍增加,一般能提高30%以上,另外真空熱處理可將加工余量(磨削或拋光)縮小1/3~1/2,從而提高了生產效率、降低了模具制造成本。真空熱處理尤其適合于高精密、要求尺寸和性能穩(wěn)定的模具。模具真空熱處理技術有:真空淬火、真空回火、真空滲碳、真空滲氮、真空滲金屬等。
1.真空熱處理工藝參數(shù)
(1)真空度
真空度直接影響到模具表面的粗糙度,從而影響表面質量性能,為防止模具表面的合金元素的揮發(fā),應選擇合理的真空度。
(2)預熱溫度
當真空熱處理的加熱溫度為1000~1100℃時,在800~850℃進行一次預熱;當加熱溫度超過1200℃時,形狀簡單的模具可在850℃進行一次預熱,較大或復雜的模具則應在500~600℃和800~850℃進行兩次預熱。
(3)保溫
1)加熱溫度。真空淬火的加熱溫度一般取鹽浴爐和空氣爐的下限。真空回火、真空退火、真空固溶處理及真空時效的加熱溫度一般與常規(guī)熱處理時的加熱溫度相同。
2)保溫時間。通常情況下真空加熱時間為鹽浴爐的6倍,空氣爐的2倍,經驗公式為τ=KB+T,其中,τ為加熱保溫時間(min),K為保溫時間系數(shù)(min/mm),B為模具的有效厚度(mm),T為時間裕量(或稱固定時間)(min)。
2.模具的真空淬火
(1)預熱
低合金鋼(40Cr、60Si2Mn等)、中合金鋼(CrWMn、9CrSi、5CrNiMo等)可選擇兩級加熱(如650℃預熱→850℃淬火加熱);高合金鋼(H13、Cr12MoV等)可選擇三級加熱(如650℃預熱→850℃預熱→1030℃淬火加熱)。
(2)加熱保溫時間的選擇
保溫時間既要確保一定量的碳化物充分溶解,提高奧氏體中的合金含量,為二次硬化峰溫度回火時有較明顯的硬度回升提供保證,又不能產生過熱而影響模具質量。
(3)冷卻方式
模具鋼的真空淬火可采用油淬、氣淬、水淬、硝鹽淬火等。合金模具鋼均可實施真空油淬,從而獲得光亮的表面及合理的性能。與氣冷淬火相比,因油冷速度快而容易獲得高的韌性和強度。氣冷淬火可獲得更小的淬火畸變。
真空淬火冷卻方式應根據(jù)模具的形狀、材質、尺寸、技術要求等來選擇。