塑料模具零件的熱處理工藝

isun

塑料模具零件的熱處理工藝fficeffice" />

三腳貓

這是我整理的注塑模具材料,內(nèi)容比較多,也比較廣,愿對你有所參考價值,。

三腳貓

原來的改為附件上傳,怎么傳不上,誰能指導我一下,。 本想做件好事,附件方便下載,現(xiàn)只好恢復原狀,。

/ f8 h! L/ v- _5 \& w0 q

相 關 技 術 資 料
        了解模具的服役條件,對正確選用模具材料及熱處理工藝相當重要。對模具服役條件的掌握也是對模具進行失效分析的前提,是提高模具壽命的必備條件,。標準件行業(yè)曾做過試驗,同樣條件下生產(chǎn)的同一種模具不同標準件廠因機床精度不同,模具使用壽命相差數(shù)倍,。隨機引進國外生產(chǎn)的 模具,在我國使用中,也達不到國外模具的使用壽命。
        模具的失效是指模具喪失了正常工作能力,其生產(chǎn)出的產(chǎn)品已成為廢品,。模具的基本失效形式是斷裂及開裂,、磨損、疲勞及冷熱疲勞,、變形,、腐蝕。冷作模具容易產(chǎn)生脆斷而不會出現(xiàn)冷熱疲勞失效,熱作模具容易產(chǎn)生冷熱疲勞,、裂紋及變形,而冷,、熱作模具都可能因磨損而失效。了解了模具失效形式,就可以進一步分析模具的失效原因,找出影響模具失效的各種因索,從而提高模具質(zhì)量,延緩模具失效,。

<<模具材料與使用壽命>>
       (1) 冷作模具主要用于金屬或非金屬材料的冷態(tài)成形,。冷作模具在服役過程中承受拉伸,、彎曲、沖擊,、疲勞等不同應力的作用，而用于金屬冷擠,、冷鐓,、冷拉伸的模具,還要承受3000C左右的交變溫度作用；
       (2)熱作模具主要用于高溫條件下的金屬成形,模具是在高溫下承受交變應力和沖擊力,，工件成形溫度往往在10000C以上,模具還要經(jīng)受高溫氧化及燒損,在強烈水冷條件下經(jīng)受冷熱變化引起熱沖擊作用;
       (3)塑料模具中的熱固性塑料壓模受力較大,而且溫度為200--2500C左右,模具在較強的磨損及浸蝕條件下工作,而熱塑性塑料注射模其受力,、受磨損都不太嚴重,但部分塑料品種含有氯及氟,當壓制時易發(fā)出腐蝕性氣體,模具型腔經(jīng)常受氣體腐蝕作用。
塑料制品成型模按塑料品種不同,可以分為兩大類：
(3.1)熱固性塑料壓模(膠木模)    
       用于酚醛樹脂,、三聚氰胺樹脂等各種膠木粉(又稱電木粉)的壓制成形,。工作條件；溫度為200--2500C,、受力大,、易磨損、易侵蝕,手工操作時還會受到脫模的沖擊和碰撞,。特點;壓制各種膠木粉,一般含大量固體填充劑,多以粉末直接放入壓模,熱壓成形,受力較大,磨損較重,。
(3.2)熱塑性塑料注射模   
        用于尼龍、聚甲醛,、聚乙烯,、聚丙稀、聚氯乙烯,、聚苯乙烯等各種熱塑性塑料的注射成形,。工作條件;受熱、受壓,、受磨損,但不嚴重,。部分品種含有氯及氟,在壓制時放出腐蝕性氣體,侵蝕型腔表面。特點;通常不含固體填料,以軟化狀態(tài)注入型腔,當含有玻璃纖維填料時,對型腔的磨損加劇,。
(3.3) 塑料模具的主要失效形式
         塑料模具的基本失效形式是表面磨損,、變形及斷裂,但由于對塑料制品的表面粗糙度及精度要求較高,故因表面磨損造成模具失效比例較大。
       熱固性塑料對模具表面嚴重摩擦,會造成表因拉毛,而使模腔表面粗糙度變火,。這必然會影響到壓制件的外觀質(zhì)量,需要定期卸下拋光,經(jīng)多次拋光后,會由于型腔尺寸超差而失效,。
         當塑料中含有云母粉、硅砂,、玻璃纖維等固體無機填料時,會明顯加劇模具的磨損,。這不僅會使型腔表面粗糙度迅速惡化,也會使模型腔尺寸急劇變化。
        由于塑料中存在氯,、氟等元素,受熱時會分解出HCL,HF等強腐蝕性氣體,侵蝕模具表面,會加劇模具的磨損失效,。
         塑性變形失效;以滲碳鋼或碳素工具鋼制造的膠木模,特別是小型模具在大噸位壓力機上超載使用時,容易產(chǎn)生表面凹陷,、皺紋、堆塌等,特別是在棱角處更容易產(chǎn)生塑性變形,。
        塑性變形失效產(chǎn)生的原因,主要是模具型腔表面的硬化層過薄,變形抗力不足或因工作溫度高于回火溫度而發(fā)生相變軟化,而使模具早期失效,。為防止塑性變形,需將模具處理到足夠的硬度及硬化層深度,如對碳素工具鋼,硬度應達到52--56HRC,滲碳鋼的滲層厚度應大于0.8mm。
        斷裂失效是一種危害性較大的快速失效形式,。由于塑料制品成形模具形狀復雜,存在許多棱角,、薄壁等部位,在這些部位會產(chǎn)生應力集中,而發(fā)生斷裂。斷裂的主要原因是由于結構,、溫差而產(chǎn)生的結構應力,熱應力或因回火不足,在使用溫度下,使殘余奧氏體轉變成馬氏體,引起局部體積膨脹,在模具內(nèi)部產(chǎn)生的組織應力所致,。
        為此,除在設計中應予注意,在熱處理中要充分回火外,主要應選用韌性較好的模具鋼制造塑料模,對于大、中型復雜型腔膠木模(即熱固性塑料壓模),應采用高韌性鋼(滲碳鋼或熱作模具鋼)制造,。

(3.4) 塑料模具的主要性能要求
         耐熱性能;隨著高速成型機械的出現(xiàn),塑料制品生產(chǎn)速度加快,。由于成形溫度在200--3500C之間,如果塑料流動性不好,成形速度又快,會使模具部分成型表面溫度在極短時間內(nèi)超過4000C。為保證模具在使用時的精度及變形微小,模具鋼應有較高的耐熱性能,。為減少溫升,模具鋼還應有良好的導熱性及較低的熱脹系數(shù),。
        在工作溫度下具有足夠的強度;塑料注射成型壓力很大 ,而閉模壓力一般為注射壓力的1.5--2倍,有的高達4倍左右。因此,希望模具鋼能有較高強度,。
         耐磨性;隨著塑料制品用途的擴大,在塑料中往往需添加玻璃纖維之類的無機材料以增強塑性,由于添加物的加入,使塑料的流動性大大降低,導致模具的磨損,故要求模具有良好的耐磨性,。
        耐蝕性;在ABS樹脂中添加抗燃劑以及聚氯乙烯等,在成形過程中可能放出腐蝕氣體而腐蝕模具,有時在空氣流道口處使模具銹蝕而損壞,故要求模具鋼有良好的耐蝕性。
        良好的切削加工性能;隨著塑料制品的大型化,形狀復雜化和精密化,要求模具用鋼有良好的切削加工性能,在切削過程中加工硬化小,。為避免模具變形而影響精度,希望加工殘余應力能控制在最小限度,。
        鏡面加工性能;型腔表面光滑,成型面要求拋光成鏡面,表面粗糙度低于Ra0.4μm,以保證塑料壓制件的外觀并便于脫模。
     尺寸精度;模具鑲塊加工精度高配合精度高,型腔尺寸精度一般為3-5級,。拚鑲型腔的接合面要求密合,以免制品擠入縫隙內(nèi),。
        花紋圖案光蝕性能;不少塑料制品為了美化,在其表面增添了花紋圖案,在皮革工業(yè)中,應用大型皮紋壓花板,這都要求模具鋼具有較好的圖案光蝕性。
(3.4)塑料模具鋼的分類
        低碳低合金鋼; 這類鋼的退火硬度較低,經(jīng)冷擠壓成形后進行滲碳及淬火回火處理,使模具具有一定的硬度,、強度和耐磨性,表面性能接近4Cr5MoSiV熱模鋼的水平,。由于這類模具系冷擠壓成形,無須再進行切削加工,故具有制模周期短,便于批量加工、精度高等優(yōu)點,。                 
(日本材料CH1 ,CH41 ,  美國材料P1 ,P6 )
       碳素結構鋼; 國內(nèi)常采用45鋼,適用于批量生產(chǎn)一般熱塑性制品成型模具,。隨著塑料制品精密化,形狀復雜及大型化,成型方法的高速化,碳素結構鋼日益被合金鋼及高含金鋼所替代。
                   (日本材料S55C ,AUKI)
       調(diào)質(zhì)預硬鋼及易切削預硬鋼; 這類鋼具有較高的淬透性,經(jīng)調(diào)質(zhì)預處理后,可獲得均一的組織和所需硬度,。 
        調(diào)質(zhì)預硬鋼 4Cr5MoSiV1(H13)鋼,較其它預硬鋼有較高的耐熱性能,適用于聚縮醛,、聚酰胺(尼龍)樹脂制品件的注射成形模具,經(jīng)預硬處理后,硬度約45--50HRC。 
        易切削預硬鋼; 即保持了鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的高硬度(39--43HRC) ,又具備了良好的切削加工性能,適用于對尺寸精度有要求的大型塑料模具,。
          (SKT4系 ,SKD61系,  國產(chǎn)8Cr2MnWMoVS ,5CrNiMnMoVSCa)
       合金工具鋼;為了提高模具型腔表面的抗剝落能力,對模具材料不僅要求具有一定的壓縮強度,還要求有高硬度,、高耐磨性及一定的韌性。對于形狀不太復雜的一般精度的塑料模具,通常采用含碳量高的合金工具鋼     (Cr12MoV,  SKD11,  CrWMn  ,SKS31) 
       時效硬化鋼; 適于制作高精度塑料模具,透明塑料模具等,。  
       MASI是一種典型的馬氏體時效鋼,經(jīng)8150C固溶處理后,硬度為28-32HRC,可進行機械加工,再經(jīng)4800C時效,使硬度達到48--52HRC,。鋼的強韌性高,、時效時尺寸變化小、焊補性能好,但鋼的價格昂貴,。
       25CrNi3MoAL是我國研制的一種低鎳時效鋼,成分與N3M相近,經(jīng)8800C淬火和680--7000C高溫回火后,硬度為20-25HRC,可進行機械加工,再徑520--5400C時效,硬度達到38--42HRC,。
        耐蝕塑料模具鋼;以聚氯乙烯(PVC)及ABS加抗燃樹脂為原料的塑料制品,在成形過程中分解產(chǎn)生腐蝕性氣體,會腐蝕模具。因此,要求塑料模具鋼有很好的耐蝕性能,。        
(PSL ,STB ,HPM38)
(3.5)塑料模具鋼 的選用原則
應根據(jù)模具工作條件及對模具性的要求,合理選用能滿足要求的鋼種,。
應選用冶金質(zhì)量好、性能穩(wěn)定可靠,、來源方便、有保證的鋼材,。
應選用工藝性能好,、使用性能可靠、工作壽命長的鋼種,。
應選用切削性能好,、節(jié)約加工工時的鋼種。
鏡面性能好,、能保證精度的鋼種,。
對有特殊性能要求的模具,應選用具備特殊性能的鋼種。
(3.6)模具熱處理要點
       硬度要求;塑料模具應有適中的硬度和良好的韌性,不同類型的模具要求不同的硬度,由于熱固性塑料模具是在長期受熱,、受壓下工作,因而要求在熱處理后,具有足夠的抗堆塌能力,。
       熱處理工藝要點; 模具在熱處理過程中,應特別注意保護型腔表面,防止表面氧化、侵蝕,、脫碳或增碳,。如果表面碳量過高,則會使殘殺奧氏體增多,難以或根本無法拋光。    淬火冷卻時,應采用較緩和的冷卻介質(zhì),以免變形和淬裂,�,？刹捎醚舆t冷卻淬火或熱浴淬火或空冷。   采用易切削預硬鋼,可免除淬火而發(fā)生變形;采用馬氏體時效鋼或優(yōu)質(zhì)低合金時效鋼,可使時效變形率控制在0.05％以內(nèi);在粗加工和精加工之間及在高精加工之前進行去應力處理,可清除因加工殘余應力導致的變形;采用合理的熱處理工藝,使模具鋼獲得穩(wěn)定的組織,可避免因組織轉變引起的變形;采用熱脹系數(shù)小的鋼材,可減小熱脹冷縮引起的變形,。  模具回火應充分,回火溫度應高于工作溫度,以免在工作時模具繼續(xù)發(fā)生回火轉變,因而在模腔表面出現(xiàn)組織應力,。
       模具熱處理包括預備熱處理;主要目的是為模具最終熱處理做組織準備。熱處理關鍵是加熱溫度的選擇(保證碳化物充分浴解或合金元素充分固溶),冷即速度或等溫溫度的選擇(保證所析出的碳化物均勻分布,能獲得合適的切削硬度)如正火,、高溫回火,、球化退火、調(diào)質(zhì)處理等,。      也包括最終熱處理,如淬火,、回火、表面強化處理等.    Cr12MoV鋼制造的錄畜機機芯冷沖模,常規(guī)熱處理平均使用壽希10萬次,采用調(diào)質(zhì)和真空熱處理,使模具壽命提高到25萬次,。
       鍛造工藝對模具壽命的影響;目前我國模塊標準化程度很低,鋼材規(guī)格也很少,用戶需將所購進的圓鋼改鍛成所需的模具毛坯,因此,鍛造的首要目的是鋼材達到模具元坯的尺寸及規(guī)格,為后繼加工做好準備,。 改鍛的第二個目的是改善模具鋼的組織和性能,如使大塊碳化物破碎,獲得均勻分布狀態(tài);改善模具金屬纖維的方向性,使流線合理分布;消除或減輕冶金缺陷如焊合氣孔,、提高鋼的致密度。   從冶金廠購進的鋼材首先要檢驗共晶碳化物的不均勻度,如果碳化物不均勻度級別大于3級,則鋼材力學性能下降,如果未經(jīng)充分孔鍛,則因組識不均勻而造成組織應力,熱處理時易發(fā)生變形及開裂,。因此,對這類鋼材最好采取多次鐓撥,以便盡量擊碎碳化物和改善鍛件金屬纖維方向性,。    模具鋼含碳量及合金元素均較高,導熱性差,特別是高碳高合金鋼鍛造溫度范圍較窄,如操作不當極易鍛裂。因此,模具鋼要有嚴格合理的鍛造工藝,。首先,加熱速度不能太快,加熱要均勻,注意鋼料在爐中的位置要選當,有時加熱還要翻轉棒料,以使其受熱均勻,。加熱溫度不能過高,要防止過熱和過燒。鍛打時要輕重掌握適度,打擊力過大,變形量太大,易產(chǎn)生裂紋,。停鍛后的冷卻速度也很重要,冷卻過快也易開裂,。因此,如果鍛造工藝不合理,不僅達不到改善模具鋼質(zhì)量和捉高其性能的目的,甚至會造成鍛造缺陷而惡化鋼材質(zhì)量。
     某配件廠的冷沖模材質(zhì)為Cr12 ,毛坯尺寸φ90mm ,共晶碳化物大于5級,不經(jīng)改鍛,由軋材直接車削加工,使用壽命僅數(shù)件至數(shù)十件,最高達3000件,均以崩刃,、縱向開裂或碎裂而失效;后改用φ60mm棒料,經(jīng)鐓粗鍛制成φ90mm,共晶碳化物為3-4級,分布也較均勻,制成模具后,使用壽命達8000件以上,。

, x9 E! ~( o! O* |# k

<<模具技術問答>>
        塑料注射模是用來成形熱塑性塑料制品零件所使用的一種模具。它的成形特點是:塑料在注射機料筒(90-1000C)中加熱到流動(可塑化)狀態(tài)后,閉合模具再以高壓(40-130Mpa ,7000-15000N/cn3),、高速(60cm3)將料筒內(nèi)的粘稠塑料通過機床噴嘴,注射入模具并經(jīng)澆注系統(tǒng)進入模具型腔并充滿,。然后經(jīng)保壓、冷卻,固化成形為塑件,。
        整體式型腔;型腔設在定模板上,并在定模上直接加工,。主要適用于簡單的塑件加工。
        鑲嵌式型腔; (整體,、局部,、拼塊)在定模型芯上,首先加工出型腔,然后再將其嵌鑲固定在定模孔中,這是大多數(shù)模具采用的結構,。主要是為了節(jié)約貴重模具鋼材,便于加工,、修理和更換。由于型腔體積小,故熱處理變形較小,同時更換時也不影響模加的導向精度,。
       整體式型芯;結構牢固,但需用模具鋼多,、成本較高。
       組合式型芯;(整體式,、鑲拼)對形狀復雜的型芯這樣可以簡化加工,。但必須拼接牢固、嚴密,。

<<模具制造工藝>>
        模具材料是影響模具壽命,、質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要因素,。目前我國模具的壽命僅為國外模具壽命的1/5--1/3,在造成這一差距的因素中,模具材料和熱處理方面的影響占60％以上,模具制造費約占產(chǎn)品成本的10％--30％,。為了提高模具基體的強度、剛度和韌性,應進一步完善和推擴使用組織預處理,、高淬低回,、低淬低回,、低溫快速退火等熱處理工藝;為使模具表面強化,即提高模具表面的強度、潤滑性,、耐蝕性,應推廣化學熱處理(氮化,、琉化)、滲金屬,、化學沉積,、電鍍、涂層及電火花強化等技術,。     模具商業(yè)化程度是以標準化為前提的,。
        模具粗加工技術向高速加工發(fā)展;成形表面的加工向精密、自動化方向發(fā)展;光整加工技術向自動化方向發(fā)展;反向制造工程制模技術的發(fā)展;
模具工作部分的制造公差都應控制左0.01mm以內(nèi),有的甚至要求在微米級范圍內(nèi),工作部分的表面粗糙度都要求小于0.8μm,。
        模具質(zhì)量主要體視在模具零件的加工質(zhì)量和模具的裝配質(zhì)量上,。模具零件的加工質(zhì)量是保證模具所加工產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命的基礎。模具零件的加工質(zhì)量包括零件的加工精度(包括尺寸精度,、形狀精度和位置精度三個方面的內(nèi)容,這三者之間,通常是形位公差應限制在位置公差之內(nèi),而位置公差一般也應限制在尺寸公差之內(nèi)。但當形狀精度要高時,相應的位置精度和尺寸精度有時不一定要求高,這要根據(jù)零件的功能要求來決定,。)和加工表面質(zhì)量兩大方面,。
        一般來說夾具誤差對加工表面的位置誤差影響最頭。精加工用夾具一般可取工件上相應尺寸或位置公差的1/5--1/10,粗加工用夾具則可取為1/2--1/3
        加工表面的粗糙度對模具使用性能的影響;用模具生產(chǎn)的制品,其表面幾何特征足通過模具工作表面復制形成的,。模具表面粗糙度值越小(拋光紋理方向與脫模方向一致),制品脫模越容易,所需的脫模斜度就越小,。當Ra在0.62--0.32μm范圍內(nèi)時,零件的初期磨損最小,由于初期磨損量小,就能使零件在較長時間內(nèi)保持其配合狀態(tài)。零件在交變載荷的作用下缺陷處容易引起應力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋,減小粗糙度可以提高壓鑄�,？贡砻纨斄训哪芰�,。減小粗糙度可以提高零件的耐腐蝕性能。對于有相對運動要求的配合零件會影響零件的配合性質(zhì),。

) u, B* |2 O" s F

<<塑料模具的設針與制造問答>>
       按塑料中合成樹脂的分子結構及熱性能,塑料可分為兩種,一種是熱塑性塑料,另一種是熱固性塑料,。
       熱塑性塑料的特點; 樹脂的分子呈線形或支鏈形結構;加熱時軟化,當達到一定溫度時呈熔融狀態(tài),成為可流動的粘稠流體,在一定的壓力下可成形一定的形狀,冷卻后即可保持己成形的形狀。如果再次加熱又可軟化,、熔融,反復成形;在加熱,、冷卻成形過程中只有物理變化而無化學變化。
        熱固性塑料的特點; 樹脂的分子呈體形結構;在受熱之初,樹脂的分子仍呈線形結構,仍具有熱塑性塑料的可塑性,。當繼續(xù)加熱時,線形分子主鏈間形成化學鍵結合(即交聯(lián)) ,分子呈網(wǎng)形結構,當溫度達到一定值時,分子變?yōu)轶w形結構,樹脂轉變?yōu)榧炔蝗廴谟植蝗芙獾牟辉僮兓�的形��,。重復加熱時不再軟化,不再具有可塑性;在成形過程中既有物理變化,又有化學變化。
型芯是成形塑件內(nèi)孔的零件,。凹模是成形塑件外形的主要零件,。
        可分為整體式和組合式兩大類。整體式的結構牢固,但需用模具鋼多,成本較高,。形狀復雜的和易損壞件宜做成組合式,這樣可以筒化加工工藝,�,？蓡为毟鼡Q,不至于報廢整副模具。但設計和制造時必須注意拼接要牢固,、嚴密,。
        在塑件成形過程中,如果模溫過亮,成形收縮率就大,塑件變化也相應增加,并旦容易造成溢料和粘模。模溫高使塑件冷卻時間加長,降低了生產(chǎn)率,。所以,一般模具均應設計冷卻裝置,以控制其溫度,。
        什么是塑化過程？塑化過程是;從料斗落入料筒中的塑料,隨著螺桿的轉動向前輸送,。在輸送過程中,塑料原樣被逐漸壓實,原料中的氣體由加料口排除,。在料筒外電加熱和螺桿轉動時剪切熱的作用下,原料變?yōu)檎沉鲬B(tài),并在螺桿的前部形成一定的壓力。當螺桿頭部熔料的壓力大于螺桿的背壓時,螺桿便開始后退,這時螺桿頭部的熔料逐漸增多,增至所需的注射量時(即螺桿退回一定距離時),計量裝置撞擊限位開關,螺桿即停止轉動和后退,。
        影響塑化的主要因素是什么,？影響塑化的主要因素是螺桿的轉速、螺桿背壓和料筒溫度,。調(diào)節(jié)螺桿的轉速,可以改變原料在料筒中的停留時間,。塑料被剪切的程度也隨著改變。對熱敏性或高粘度的塑料,螺桿轉速應降低,。有時為了在規(guī)定的冷卻時間內(nèi)塑化出足夠的熔融塑料,則需要加快螺桿的轉速,。螺桿的背壓增大,螺桿退回的時間增長,即增加了塑化時間,這樣,熔融樸態(tài)塑料的體積質(zhì)量加頭,塑化更完全。料筒溫度對塑樣塑化質(zhì)量的影響很頭,應合理控制,。  
        如何控制塑化壓力,？塑化壓力是通過調(diào)節(jié)螺桿的背壓來實現(xiàn)的。
        注射模塑最主要的工藝條件是料筒溫度和噴嘴溫度,、注射壓力和注射速度,、成形周期(包括注射時間、高壓保持時間,、冷卻時間等,。)

<<不銹鋼焊接>>
        不銹鋼是在普通碳鋼的基礎上,加入一組鉻的質(zhì)量分數(shù)大可12％合金元素的鋼材,它在空氣作用下能保持金屬光澤,也就是具有不生銹的特性。在這類鋼中,有些除含較多的鉻(Cr)外,還匹配加入較多的其它合金元素,如鎳(Ni),使之在空氣中,、水中,、蒸氣中都具有很好的化學穩(wěn)定性,而且在許多種酸、堿,、鹽的水溶液中也有足夠的穩(wěn)定性,甚至在高溫或低溫環(huán)境中,仍能保持其耐腐蝕的優(yōu)點,。
        不銹鋼有普通(一般)不銹鋼和耐蝕鋼兩種;在空氣或弱介質(zhì)中能抵抗侵蝕的鋼即可稱為不銹鋼,即一般的不銹鋼;在某些強腐蝕介質(zhì)中能抵抗侵蝕的鋼稱為耐蝕鋼。不銹鋼不一定能耐腐蝕,而耐蝕鋼肯定不會生銹,當然無愧于不銹鋼之稱謂,。不銹鋼不僅具有很強的化學穩(wěn)定性,同時也有足夠的強度和塑性,并且在一定高溫或低溫下具有穩(wěn)遠力學性能,。這類鋼的某些牌號還可作為耐熱鋼使用;有的可用做優(yōu)質(zhì)的低溫用鋼,在使用過程中其耐腐性能仍然優(yōu)良。
        碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性,奧氏體型不銹鋼無磁性,但其冷加工硬化生成馬氏體相變時將會產(chǎn)生磁性,可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復其無磁性,。
        一種不銹鋼可在許多介質(zhì)中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質(zhì)中,卻可能因化學穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕,。一種不銹鋼不可能對所有介質(zhì)都耐蝕。
        金屬的物理溶解屬于物理腐蝕,�,；瘜W腐蝕是指在介質(zhì)中直接發(fā)生的化學作用,即金屬同介質(zhì)中離子直接交換電荷。電化學腐蝕是金屬在電介質(zhì)中,由于電極反應而發(fā)生的腐蝕,。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕,絕大多數(shù)都屬于電化學腐蝕,。
        均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象,。均勻腐蝕使金屬截面不斷減少,對于被腐蝕的受力零件而言,會使其承受的真實應力逐漸增加,最終達到材料的斷裂強度而發(fā)生斷裂。不銹鋼--指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼,。腐蝕速率小于0.01mm/年的,認為是"完全耐蝕";腐蝕速率小于0.1mm/年,認為是"耐蝕"的,。耐蝕鋼--指在各種強烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。凡腐蝕速率小于0.1mm/年的,認為是"完全耐蝕";而腐蝕速率小于1mm/年,認為是"耐蝕"的,。
        點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微,而分散發(fā)生高度的局部腐蝕,常見蝕點尺寸小于1.0mm,深度往往大于表因孔徑,輕者有有較淺的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔,。是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。在含有氯離子(Cl--)的介質(zhì)中,最易引起不銹鋼的點腐蝕,。目前,防止不銹鋼點腐蝕破壞的途徑有幾個方面:
       (1)減少介質(zhì)中氯離子含量和氧含量;加入緩蝕劑(如CN--,、NO3--、SO4--等)降低介質(zhì)溫度等,。
        (2)在不銹鋼中加入鉬、錳,、硅,、釩或稀土元素合金化,能有效地增大抗點蝕能力。
        (3)盡量不進行冷加工,以減少位錯露頭處發(fā)生點蝕的可能,。
        (4)降低鋼中碳的含量,提高鉻,、鎳含量,都能提高其抗點腐蝕能力。現(xiàn)有的超低碳高銘鎳含鉬的奧氏體不銹鋼和超高純低碳低氮含鉬的高銘鐵素體不銹鋼均有較高的耐點腐蝕能力,。
        縫隙腐蝕是指在金屬構件縫隙處發(fā)生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,這是局部腐蝕的一種,。常發(fā)生在墊圈、鉚接,、螺釘聯(lián)接的接縫處,搭接的焊接接頭,、閥座、堆積的金屬片間等處,。部分奧氏體型不銹鋼,、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼在海水中均有程度不等的縫隙腐蝕的傾向。在鋼中適當?shù)卦黾鱼t、鉬含量,可以改善抗縫隙腐蝕能力,。實際上在海水中使用的裝置,只有采用鈦,、高鉬鎳基合金和銅合金等材料,才能有效地防止縫隙腐蝕的發(fā)生。改善運行條件,、改變介質(zhì)成分和結構形式都可以防止縫隙腐蝕的重要措施,。
        晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕不同之處在與,腐蝕的局部性顯微尺度的,而宏觀上不一定是局部的。此腐蝕集中發(fā)生在金屬顯微組織晶冤并向金屬材料內(nèi)部深入,稱之晶間腐蝕,。這種類型腐蝕發(fā)生以后,有時從外觀上不易被察覺,但由于晶界區(qū)因腐蝕己遭到破壞,晶粒間的結合強度幾乎完全喪失,。腐蝕深度較大者可失去金屬聲,構件有效承載截南大減而導致過載斷裂。受腐蝕嚴重的金屬甚至形成粉末,從構件上脫落下來,。這是一種危害性很大的腐蝕破壞,。奧氏體型不銹鋼會發(fā)生晶間腐蝕是由于這類鋼加熱到600-8000C溫度區(qū)間會發(fā)生敏化,因而晶界區(qū)貧銘而形成晶間腐蝕。在某些超低碳含鉬奧氏體型不銹鋼,鐵素體型不銹鋼也有形成晶間腐蝕的傾向,。20世紀50年代不銹鋼焊接的主要問題是焊接接頭的晶間腐蝕,隨著科學技術的發(fā)展,這一問題逐步得到解決,。(不銹鋼焊接產(chǎn)生的晶間腐蝕機理、預防措施---略)
        應力腐蝕是指金屬在某種特定環(huán)境與相應水平應力的共同作用寸,以裂紋擴展方式發(fā)生的與腐蝕有關的斷裂,。特定環(huán)境下無應力或應力水平太低,不會引起應力腐蝕,。同樣有相當水平應力而無特定環(huán)境也不會發(fā)生應力腐蝕。所謂特定環(huán)境,是指只有當介質(zhì)的成分和濃度范圍適當時,才能導致某種相應金屬的應力腐蝕,。20世紀60年代以來,許多不銹鋼焊接構件因應力腐蝕斷裂事故不斷發(fā)生,斷裂的模式是完全脆性的,。在裂紋緩慢伸展過程中不出現(xiàn)任何其它的宏觀癥候,一旦達到瞬斷截面立即快速斷裂,往往造成災難性事故。(不銹鋼焊接產(chǎn)生的應力腐蝕機理,、預防措施---略)
        從物理冶金學原理可知,合金的化學成分決定其各種熱處理狀態(tài)和加工狀態(tài)下的金相結構和組織,。以化學成分為基礎,加上金相結構和組織決定該合金材料的性能。
        眾多不銹鋼牌號的異同和各種合金元素對不銹鋼組織和性能的影響
        鉻,、硅,、鋁--可使鋼在氧化性介質(zhì)中產(chǎn)生一種與基體組織牢固結合的鈍化膜;又能提高鋼在電介質(zhì)中的電極電位,從而使化學穩(wěn)定性得到提高。在18-8型不銹鋼中,當硅的質(zhì)量分數(shù)從0.4％提高到2.4％時,鋼在9800C時抗氧化性能提高22倍,但會嚴重惡化穩(wěn)定奧氏體型鋼的焊接性,。鋁在沉淀硬化型不銹鋼中,可以提高其室溫和高溫的強度,。
         鎳--形成奧氏體的元素,擴大鋼在酸中的鈍化范圍,但不能改善其對稀硝酸的耐蝕性,是耐蝕鋼的主要合金元素。在低碳鉻不銹鋼(Wcr.17％)的基礎上,只需加入質(zhì)量分數(shù)為9％的鎳,既能滿足鋼的耐蝕性要求,又能提高鋼的高溫強度和抗氧化性,。
         鉬和銅--鉬是形成鐵素體的元素,可以提高鋼在非氧化性介質(zhì)中的穩(wěn)定性,比抵抗氯離子(Cl--)產(chǎn)生的點腐蝕;同時也能提高奧氏體型鋼的熱強性,改善奧氏體鋼短時塑性和持久塑性,對焊接有利,。但鉬含量多則會降低奧氏體型不銹鋼的韌性。在鉻鎳不銹鋼中加入銅能促使鋼產(chǎn)生彌散硬化組織, 提高鋼的熱強性,。與鉬配合使用,可進一步提高鉻鎳不銹鋼在稀硫酸中的耐蝕性能,。0Cr18Ni12Mo2Cu2
       錳和氮--錳和氮對提高不銹鋼的耐蝕性沒有直接影響,但它們都是促進和穩(wěn)定奧氏體的有效元素。當錳含量過高時,對含鉻量較低的不銹鋼的耐蝕性不利,還會使鑄鋼件產(chǎn)生氣孔,同時增加硬度,給鋼的冷加工帶來困難,。氮與碳共同作用能提高奧氏體型鋼的熱強性,氮的強化作用在于時效過程中形成氮化物和碳氮化物,。1Cr17Mn6Ni5N
         鈦和鈮--它們是比鉻更易與碳結合形成穩(wěn)定碳化物的元素。在鉻鎳不銹鋼中當鈦的加入量大于碳含量5倍,或者鈮的加入量大于碳含量8倍時,可以使絕大部分的碳存在于鈦或鈮的碳化物之中,因而使固溶碳的質(zhì)量分數(shù)降到0.03％以下,這就能保證鉻在鋼中的有效固溶濃度,從而改善鋼的抗晶間腐蝕能力。鈮的質(zhì)量分數(shù)達到0.5-2.0％,既能提高奧氏體鋼的熱強性,又能提高鋼的持久塑性,。鈮在含碳量較低的奧氏體鋼中會促進近縫區(qū)和焊縫金屬產(chǎn)生裂紋,應控制在1.0％范圍內(nèi),。0Cr18Ni10Ti
        碳--是一種強烈的碳化物形成元素,在不同溫度段它與鉻能生成多種化合物。碳是降低耐腐性的一種有害元素,。在不銹鋼中應盡量控制碳的含量,愈少愈好,。在我國不銹鋼的牌號中,Wc<=0.08％或<=0.06％的,稱之低碳不銹鋼,Wc<=0.03％的謂之超低碳不銹鋼。但是,碳對提高奧氏體鋼的熱強性是有益的,。馬氏體淬火鋼隨著鋼中含碳量的增加,鋼的強度,、硬度、耐磨性提高,但耐蝕性則下降,。
        上述合金元素對鋼作用不是簡單的疊加,也不是相互抵消的,。它們相互之間有時會發(fā)生新的物理化學作用,往往會引起強化力學性能的作用。合金元素對不銹鋼的影響基本上分三大類:
第一類是形成鐵素體的元素有鉻硅鋁鉬鈦鈮等;        
第二類是形成奧氏體體的元素有碳氮鎳錳銅,其中碳和氮的作用程度最大;       
第三類是形成碳化物的元素有鈮鈦碳鉻鎢錳鉬等,。
加入銅鋁鈦鈮氮等元素能促使鋼產(chǎn)生彌散硬化,從而提高鋼的熱強性,。
        鐵素體型不銹鋼;(1Cr17類型)它的內(nèi)部顯微組織為鐵素體,其鉻的質(zhì)量分數(shù)在11.5％--32.0％范圍內(nèi)。隨著鉻含量的提高,其耐酸性能也提高,加入鉬(Mo)后,則可提高耐酸腐蝕性和抗應力腐蝕的能力,。該類鋼用于制造硝酸化工設備的吸收塔,、熱交換器、儲槽和運輸硝酸用的槽罐以及制造不承受沖擊載荷的其它零部件和設備,。與常用的奧氏體不銹鋼相比,缺點是材質(zhì)較脆,焊接工藝性較差,。1Cr17鋼其韌性偏低,焊后若不進行熱處理,必然會產(chǎn)生晶間腐蝕。
        馬氏體不銹鋼(1Cr13類型)它的顯微組織為馬氏體,這類鋼中鉻的質(zhì)量分數(shù)為11.5％--18.0％,但碳的質(zhì)量分數(shù)最高可達0.6％,碳含量的增高,提高了鋼的強度和硬度,。在這類鋼中加入的少量鎳可以促使生成馬氏體,同時又能提高其耐蝕性,。這類鋼具有一定的耐腐蝕性和較好的熱穩(wěn)定性以及熱強性,可以作為溫度低可7000C以下長期工作的耐熱鋼使用。它廣泛用來制造對韌性和沖擊韌度要求高的零件,如汽輪機的葉片,、內(nèi)燃機排氣閥和醫(yī)療器械,。這類鋼的焊接性較差。
        奧氏體型不銹鋼;(0Cr18Ni9類型)其顯微組織為奧氏體,。它是在高鉻不銹鋼中添加適當?shù)逆?鎳的質(zhì)量分數(shù)為8％--25％)而形成的。不能利用熱處理使晶粒細化,也不能經(jīng)過淬火來提高其硬度,。這類鋼的冷加工硬化程度高,通常沒有磁性,經(jīng)過冷作可在鋼內(nèi)析出少量鐵素體或馬氏體的組織,會出現(xiàn)少量磁性,。奧氏體型不銹鋼一般屬于耐蝕鋼,是應用最廣泛的一類鋼,其中以18-8型不銹鋼最有代表性,它是有較好的力學性能,便于進行機械加工、沖壓和焊接,。在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐腐性能和良好的耐熱性能,。但對溶液中含有氯離子(CL--)的介質(zhì)特別敏感,易于發(fā)生應力腐蝕。在這類鋼中添加鈦和鈮時,能捉高其抗晶間腐蝕能力;添加鉬,、銅和鈦,則能提高其在還原酸(如稀硫酸)中的耐腐蝕性能,同時也提高其抗晶腐蝕能力;部分奧氏體型不銹鋼可作為耐熱鋼用,(例1Cr18Ni9Ti)用于工作溫度高于6500C
        奧氏體--鐵素體不銹鋼;(0Cr26Ni5Mo2類型)其顯微組織為奧氏體加鐵素體,。鐵素體的體積分數(shù)小于10％的不銹鋼,是在奧氏體鋼基礎上發(fā)展的鋼種。它與含相同碳量的奧氏體型不銹鋼相比,具有較小的晶間腐蝕傾向和較高的力學性能,且韌性比鐵素體型不銹鋼好。同時,少量鐵素體的存在,還有利于奧氏體型不銹鋼在施焊過程中,防止焊縫熱裂紋的形成,。這類鋼也被納入奧氏體型不銹鋼范疇,。當鐵素體的體積分數(shù)在30％--60％時,該類鋼具有特殊抗點蝕、抗應力腐蝕性能,從金相組織上分類,屬于典型的雙相不銹鋼,。00Cr18Ni5Mo3Si2其鐵素體的體積分數(shù)約為60％,這類鋼的屈服強度約為一般奧氏體不銹鋼的兩倍,。除了有上述耐蝕性外,其耐晶間腐蝕性也較好。它已在大化肥廠尿素CO2車間冷卻器以及化工廠制鹽蒸發(fā)設備的裝置等方面推廣使用,。這類鋼屬于目前新型抗應力腐蝕的鋼種,是機械加工,、冷沖壓和焊接性能均良好的一種有發(fā)展前景的鋼種。
        沉淀硬化型不銹鋼; (0Cr17Ni7A1類型)按其組織形態(tài)可分三類:沉淀硬化半奧氏體型,、沉淀硬化馬氏體型和沉淀硬化奧氏體型不銹鋼,。0Cr17Ni7A是屬于沉淀硬化半奧氏體型不銹鋼。該鋼的組織特點是在固溶或退火狀態(tài)時具有奧氏體加體積分數(shù)為5％--20％的鐵素體組織,。這種鋼經(jīng)過系列的熱處理或機械變形處理后奧氏體轉變?yōu)轳R氏體,再通過時效析出硬化達列所需要的高強度,。這種鋼有很好的成形性能和良好的焊接性,可作為超高強度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中,得到應用,。

3 [) D4 x0 j" W% x2 @

<<常用工程材料>>
        日本ASSAB S-136相當于國產(chǎn)0Cr17Ni12Mo2 (奧氏體型不銹鋼 HB<=187 ,可以固溶處理   ) 在海水和其他各種介質(zhì)中,耐腐蝕性比0Cr19Ni9,。主要作耐點蝕材料。高溫具有優(yōu)良的蠕變強度,作熱交換用部件,高溫耐蝕類螺栓,。  
        ZG1Cr13; 鑄造性能較好,具有良好的力學性能,。在弱腐蝕介質(zhì)(加鹽水浴液、稀硝酸及某些濃度不高的有機酸)和溫度不高的情況下,均有良好的耐腐性,�,？捎糜诔惺軟_擊負荷、要求韌性高的鑄件
        ZG0Cr18Ni9; 是典型的不銹耐酸鋼,鑄造性能比含鈦的同類鋼好,在硝酸,、有機酸等介質(zhì)中有良好的耐蝕性,低溫沖擊性能好,主要用于硝酸,、有機酸、化工石油等工業(yè)用泵,、閥等鑄件,。
        3Cr13; 淬火狀態(tài)下硬度高,耐蝕性良好,作刃具、噴嘴,、閥座,、閥門等HB235 ,HB40--50
        3Cr13Mo;作較高硬度及高耐磨性的熱油泵軸、閥片,、閥門軸承,、醫(yī)療器械等零件。HB207 ,HRC50
        9Cr18; 不銹切片機械刃具及剪片刀具,、手術刀片,、高耐磨設備零件等
               HB>=255 ,HRC>=55

<<上海一勝百供應商產(chǎn)品介紹>>
ASSAB S-136 Supreme -- STAVAXSUPREME--高級塑膠鏡面模具鋼
         塑膠模具的需求越來越多,。其要求模具鋼具有一種集韌性、耐腐蝕性以及能夠在整個大截面上達到均勻硬度的最佳綜合性能,。S-136具有優(yōu)良的耐腐蝕性,極佳的整體硬化性能,優(yōu)良的延展性和韌性,優(yōu)良的耐磨性,極佳的拋光性能,。
        較低的維修費用;模具經(jīng)過長期使用后,模穴表面仍然維持原先的光潔狀態(tài)。模具在潮濕的環(huán)境下工作或存放時,不需要特別的保護,。
      較低的生產(chǎn)成本;由于模具冷卻水道很少受腐蝕的影響,熱傳導特性,、冷卻效率在模具生命期中均保持穩(wěn)定,確保了模具恒久不變的成型時間。
        更適含特殊環(huán)境的需求;
       耐腐蝕,、銹蝕 ; 對使用有腐蝕性PVC,、醋酸鹽類等注塑原料或必須在潮濕的環(huán)境寸工作及存放的模具。 
        高光潔度的表面 ; 生產(chǎn)光學產(chǎn)品,如照相機,、太陽眼鏡鏡片,以及醫(yī)學組件,如注射器,、分析瓶等。    
        韌性,、延展性; 如復雜的模具,。   
       顯著的整體硬化性能;如對大模具非常重要的高淬透性。  
       要得到最大程度的韌性和延展性,使用低溫回火;要得到最大程度的耐磨粘磨損性能,使用高溫回火,。經(jīng)過低溫回火并且拋光至鏡面的時侯,特別能顯示出極佳的耐腐蝕性能,。對于大模具或者復雜的模具,推薦高溫回火以降低殘余應力至最低。  交付硬度約250HB, 淬火硬度約50HRC

<<筒明金屬熱處理工手冊>>
        1Cr13 ,3Cr13屬于馬氏體不銹鋼 , 這類鋼中合碳量較鐵素體不銹鋼高,淬火后能得到馬氏體,故稱為馬氏體不銹鋼,隨著鋼中含碳量的增加,鋼的強度,、硬度,、耐磨性提高,但耐蝕性則下降。含碳量較低的1Cr13,2Cr13等鋼類似調(diào)質(zhì)鋼(調(diào)質(zhì)鋼用于制造在重載荷作用下同時又受沖擊載荷作用的一些重要零件,要求零件具有高強度,、高韌性相結合的良好綜合力學性能)和耐熱鋼(1Cr13用作8000C以下耐氧化用部件),可用來制造力學性能要求較高,又要有一定耐蝕性的零件,如汽輪機葉片及醫(yī)療器械等,。     
        3Cr13,3Cr13Mo等類似工具鋼, 用可制造醫(yī)用手術工具、量具等,。
        不銹鋼熱處理有三個目的,降低硬度改善加工性能,、改善力學性能、提高抗蝕性能,。(鍛造后一般應進行軟化處理)
        1Cr13 ,2Cr13既需要較高的抗蝕性,又要求較高力學性能,其熱處理工藝一般為軟化處理(不完全退火或完全退火170-195HBS)和調(diào)質(zhì)處理(HBS380-415)兩種,。
        3Cr13 ,4Cr13性能要求主要是硬度和彈性等,其次才是抗蝕性。其熱處理工藝一般分為預備熱處理(不完全退火或完全退火155-225HBS)和最終熱處理(HRC40-53)兩種,。

xueyuming

謝謝提供

bxyzzzg

謝謝

hxb

謝謝 很實用