(1)预热 第一次预热的主要目的是清除模具淬火前机械加工产生的应力,防止和减少加热过程中引起的淬火变形。预热温度高,消除应力效果明显。预热温度选定为580℃,加热速度为8℃/min,保温时间为最终加热时间的两倍;真空度设定为2.66644Pa。第二次预热采用840℃,加热速度为12℃/min,真空度设定为26.6644Pa。
(2)淬火加热与冷却 在1000~1100℃进行淬火,硬度都可以超过55HRC。考虑到奥氏体晶粒不粗大、获得细针状马氏体,把淬火温度定在1030~1040℃。保温时间受设备功率、装炉量及装炉方式和工件大小等因素影响,保温时间不宜过长,按30min+(工件厚度/50mm)×10min估算。加热速度为12℃/min。为防止碳和合金元素蒸发,真空度控制在26.6644Pa。保温后移至冷却腔,根据工件大小和装炉量,选择0.2~0.55MPa高纯氮气(99.999%)进行高压气淬。冷却速度除与氮气压力有关外,还与冷却腔热交换有关。由于淬火炉冷却风机功率和热交换器水流量都很大,能够确保较大规格模具有足够高的淬火硬度和硬化深度,冷却过程中不需等温停留,继续冷至80℃出炉空冷。该工艺实施多年从未出现淬裂现象。
(3)真空回火 采用真空下保温、随后低压快冷、室温出炉是确保模具高温回火表面无氧化脱碳的关键。回充高纯氮主要是让炉温均匀,提高加热速度,调节真空度。H13钢压铸模采用三次高温回火,每次的加热速度都采用8℃/min升温,每次回火后选择0.05~0.12MPa的压力进行快冷,或300℃出炉用排风扇吹冷,也可以冷至室温出炉。
第一次回火的目的是把模具“搞硬”。保温时间是第三次回火保温时间的1/3。
第二次回火的目的是把硬度“搞定”。根据压铸模的实际情况,要求硬度为46~48HRC,选用590~610℃回火较合适。保温时间是第三次回火保温时间的2/3。
第三次回火的目的是“搞透”,以充分消除淬火过程中的热应力和组织应力。回火温度选择580~585℃;回火保温时间按经验公式[(工件厚度/25mm)h+2.5h]来估算。回火过程真空度的控制应根据零件的要求来决定。
真空去应力退火:真空去应力退火主要用在以下四方面:
1)消除淬火前机械加工应力。
2)热处理、线切割、磨加工后去应力。
3)模具使用中途去应力。
4)因种种原因需补焊的模具必须去应力。
去应力退火温度为550~560℃,保温时间为6~8h。