模具热处理检验

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[ 内容简介 ]
本文介绍了模具热处理质量检验的项目及方法，重点突出硬质检查。
  v" r1 t* D2 o0 }7 |3 x. h, Q摘要：实际生产中，由于模具材料不甚规范，热处理工艺不太严谨，操作人员素质不高等一系列不利因素，有必要加强对模具热处理进行质量检验。本文介绍了模具热处理质量检验的项目及方法，重点突出硬质检查。
　　关键词：模具热处理；硬度；金相
     模具热处理检验应按国家标准、行业标准或企业内控标准规定的程序，对工艺文件或技术标准中规定的检验项目进行严格的检查，并监督现场工艺纪律是否按工艺贯彻，防止和减少废品及返工品的产生。质量检验是模具热处理中非常重要的环节，它是信息化、数字化管理的资料库。
1 热作模具热处理质量检验
　　热作模具热处理检验主要有4方面：外观、变形、硬度及金相。
　　（1）外观检查。模具表面任何部位不得有肉眼可见的裂纹，关键部位应用5～10倍的放大镜细看。表面尤其是工作面不应有明显的磕碰伤痕。
　　（2）变形检查。模具变形泛指模具平面度变化情况，用刀口尺检查平面度，并用塞尺测量。锤锻模面及压力机模面允许变形量，如表1、表2所示，压铸模平面允许变形量≤0.15mm。如没有注明要求，变形量应小于留余量的1/3～1/2。
6 Z# x' p! H& V. @　　（3）硬度检查。首先将待检部位磨平或抛光，一般用洛氏硬度计C标检定，根据情况，亦可用维氏、肖氏、里氏硬度计检查，还可用洛氏A标HRA，不少人反对用HRC标检，声称用HRC检测压痕深，有可能成为后来模具的裂纹源，但不是绝对的。如果检测的硬度值超高，应在不同部位多测几点，尽可能准确，根据示值，作出是否要提高回火温度的决定；如果所测的硬度值偏低，应在原测硬度附近重新打磨，继续检测，如果还低，应作火花鉴别或光谱分析，一定要找到致使硬度低的真正原因，为返工热处理提供理论依据。

表1 锤锻模模面允许变形量（mm）

表2 压力机模模面允许变形量（mm）

　　（4）金相检查。从上世纪九十年代以来，笔者在多篇论文中反复强调“硬度是表面现象，金相组织才是本质”这一观点。要达到一定的硬度值，只是徒手之劳，但要达到理想的金相组织，让热处理同行伤透脑筋。实践证明，对于某一区间的硬度值，至少可实施3种不同的热处理工艺，表面上看硬度值差不多，但金相组织有一定差别，甚至有很大的差别。不要整天忙着打硬度，也要细看一下金相。浙江台州地区几家热处理专业厂，对客户送来的模具，热处理后件件检硬度，并且附上金相检测报告，客户很满意。热作模具的金相检查，可按JB/T8420-1996《热作模具显微组织评定》标准执行。常用几种模具钢显微组织特征及马氏体最大长度，如表 3 所示。

模具热处理金相图

注： 1、在500倍放大镜下观察，表中最大长度应×500；
: Z$ _& a% g$ w, I( w- T2、通常热作模具马氏体合格级别为2～4级；
3、所有的热作模具金相组织都可以参照表3评级；
4、试样浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液。

表3 热作模具钢显微组织特征和马氏体针最大长度（mm）

  B$ G! {+ _0 Z% y2 冷作模具热处理质量检验
　　冷作模具热处理质量检验也分4方面：外观、变形、硬度、金相检验。
$ V3 e9 F+ H3 m5 v* S% \# A; h+ b　　（1）外观检查。模具表面不得有磕碰、划伤、烧损、麻点及严重的氧化脱碳、锈蚀等现象。肉眼观察不得有裂纹，表面必须光洁，孔眼特别是盲孔内不得堵泥和盐渍，扎绑铁丝等附着物必须清除干净。
" D8 Q8 K4 [: d8 ]% k　　（2）变形检查。模具热处理后变形量不得超过留磨量的1/3～1/2，允许变形范围和中心孔孔距变形范围参考表4。
# \* _# H' v6 D' `+ |( {　　（3）硬度检查。模具热处理后应100％检查硬度，批量太大不能件件查，但也应加大抽检量，不能用仪器检者应用标准锉刀检，决不放过1件不合格者。
' m2 o3 u- E2 f1 X　　冲裁模和冷冲模在离刃口5mm内硬度必须达到技术要求，不得有软点。冷镦、冷挤、弯曲及拉深类的模具，主要受力面及R处硬度必须达到技术要求。碳素工具钢小凸模尾部固定部分硬度应控制在30～40HRC，其余部分按图纸验收。
$ o* [, Y2 G- {　　建议用维氏、肖氏、里氏或HRA轻负荷尺标检查硬度，尽量避免用HRC检查，因为有在压痕处产生裂纹的先例，小心点好。
" s5 j$ w; ^! L9 ]. D　　（4）金相检查。冷作模具钢退火后的金相组织合格级别按表5检查。

表4  冷作模具热处理后允许变形量（mm）

表5  冷作模具钢退火后的金相组织

表6  冷作模具热处理后金相检验

　　Cr12型钢碳化物按JB/T7713评级；W18Cr4V等高速钢中大块碳化物按GB/T4462标准评级；淬火回火金相按企业内控标准评级；模具钢淬火后马氏体级别按表6评定；高碳合金钢制冷模具显微组织可参照JB/T7713-2007标准评定。

3 表面强化模具质量检验
" S- e$ O; @7 E2 R( V7 ]　　在盐浴炉、箱式炉中加热淬火提高模具寿命的潜力挖掘很深，欲再进一步提高，困难很大，于是，人们大做表面文章，企图利用表面强化达到延长模具使用寿命的目的。

箱式热处理炉

: p, r: i# e9 Y. {7 G1 V; u4 v　　3.1 发黑、磷化模具质量检查  
6 M- ?* n% b1 a% J3 y　　重点检查外观、颜色、耐蚀性。发黑参照原机械工业部颁布的行标检查；磷化参照原航空部标准检查。对于HRC>55的各类模具，在发黑磷化过程中，要防止氢脆产生。
　　3.2 碳氮共渗、软氮化、氮化模具质量检查
　　（1）外观检查。表面应为均匀一致的颜色，无花斑、无锈迹、无碰伤。
+ h, R' X( K. o) t　　（2）变形检查  模具弯曲、翅曲、扭曲变形、圆度及胀缩应符合技术要求。
　　（3）显微硬度检查  使用小负荷维氏硬度或显微硬度检测同炉试样的渗层硬度，小模块可直接上机检测，其硬度值应符合表7规定。

表7  模具气体软氮花渗层深度及硬度

　　（4）渗层组织检查。按国标GB11354《钢铁零件渗氮层深度和金相组织检验标准评定》检查，渗氮层组织不应有网状氮化物和鱼骨状的氮化物，允许有少量的脉状组织。
1 E' \% }: A/ z' H! [　　氮化后一般不再进行磨加工，其化合物厚度不可超过0.03mm。
+ [3 ?% F* \1 ?( f! g- f* F　　（5）耐蚀性检查  将工件或试样经6％～10％CuSO4水溶液滴定，在5min内无铜析出为合格，还可以用盐雾试验法检验。
　　（6）氧氮化模具质量检查。参照JB/T3912-1999《高速钢刀具蒸汽处理、氧氮化质量检验》标准检验。
' ~. c$ i! ]5 _　　（7）TiN涂层模具质量检查。参照JB/T8365-1996高速钢刀具TiN涂层技术标准验收。
　　（8）渗硼模具质量检验。渗硼模具质量检验按照JB/T4215-1996《渗硼》和JB/T7709-1995《渗硼层显微组织、硬度及层深测定方法》标准执行。
　　（9）其他。近年来，模具表面强化技术发展相当快，如渗金属等。应按国家或行业标准要求检查，如无标准，供需双方协商拟定一个简单实用的检验标准。

哥伦比亚大毒

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