模具强韧化预先热处理工艺

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轮胎模具的服役条件比较恶劣，特别是子午线轮胎活络模具型腔及主要零部件长期处于160°的腐蚀性工作环境，承受各种复杂应力的作用。因此，轮胎模具要求其基体具有高的强韧性和其他良好的力学性能，而其表面应具有优异的耐磨性、耐蚀性和抗咬合性，模具基体的强韧性通过预先热处理工艺获得，这种特定的预先热处理工艺使模具得到均匀的细晶粒显微结构，从而具有高的强度和韧性，并改善切削性能，为模具最后的表面强化处理提供良好的金相组织。

    强韧化处理的机理是细晶强化。模具钢构显微结构的品粒度对钢的强度和韧性均有影响，细小球状的碳化物及小的碳化物间距，在提高机械强度的同时提高了零部件的韧性，在复杂应力作用下不易开裂，轮胎模具毛坯经过强韧化处理斤，获得尺寸为(5-10)μm晶粒度为10-12级的细小晶粒，从而使模具基体的强韧性明显提高。此外，细小的晶粒度必然使相界面显苫增加，为稀土复合渗工艺提供了更好的渗入条件。模具强韧化处理后布氏硬度为200—230HB，具有良好的切削加工性。

   强韧化处理工艺参数控制包括加热速度、加热温度、保温时间及适当的冷却速度等因素。快速加热是实现强韧化处理的关键，轮胎模具在快业加热时奥氏体的形成同样是形核和核心的长大过程，奥氏体的形核需要形核功，圳热速度快，形核功降低，形核且增加，提高形核率，有助于晶粒细化。同时，快速加热时上件内外的温度梯度所产生的应力引起位错的滑移和攀移，造成的大星空位促进了形核和核心的长大过程。但过快的加热速度将造成碳化物溶解来不及完成，使奥氏体成分不均匀，影响模具的抗蚀性，这一点对于在腐蚀性气氛工作条件下的轮胎模具尤应注意。轮胎模具强韧化处理加热温度及保温时间同样是影响晶粒度的重要参数，加热温度提高，将使晶粒成长速度加快。根据奥氏体形成机理，在钢逐步加热到临界点Ac1：的过程中，部分渗碳体按极限溶解度溶入铁素体，当温度达到Ac1时，奥氏体在铁素体—碳化物边界成核，奥氏体的形核率相高。在稍高于Ac1，形成具有奥氏体晶粒的原子排列起伏，即临界尺寸的奥氏体晶粒，初始形成的奥氏体品粒很细。随着加热温度的进一步提高，则只有奥氏体晶粒的长大，而无新晶粒的产生。因此，加热温度以稍高于Ac1为宜。确定保温时间的依据足使模具整体达到相变温度并实现奥氏体成分均匀化，由于新产生的奥氏体晶粒小碳含量不均匀，在碳浓度梯度影响下，发生奥氏体中碳原子从原渗碳体区向铁索体区的扩散，这种扩散的另一个结果是造成奥氏体晶粒的扩大。显然，过长的保温时间必然影响晶粒细化，为使奥氏体成分均匀化而又不致造成晶粒粗化，必须根据加热速度、加热温度、工件形状及大小、装炉量等绪多因素通过试验确定最佳保温时间。轮胎模具预先热处理应以获得细小粒状珠光体为目的，粒状珠光体具有良好的切削性能。同时，粒状珠光体比片状珠光体的强度和硬度较低而塑性韧性较好，粒状珠光体的形成条件是加热时贝氏体化温度较低、冷却时过冷度较小，为获得具有较高强度和硬度的粒状珠光体，轮胎模具加热保温后用压缩牛气进行强制性风冷，以提高冷却速度，降低过冷度，取得明显效果。

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我们做过的这种模具是用球墨铸铁制造的，然后进行QPQ处理。