模具热处理检验

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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。
　　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，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
- a$ W+ V" u3 N1 b2 y　　热作模具热处理检验主要有4方面：外观、变形、硬度及金相。
　　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。
. B$ d5 Q3 n* g! f　　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分别见表1和表2所示，压铸模平面允许变形量≤0.15mm。
　　表1 锤锻模模面允许变形量（mm）
  E1 ]" @! I; i4 w/ y5 [  A　　模具类型小型中型大型特大型
　　变形量≤0.25≤0.30≤0.50≤0.50
　　表2 压力机模模面允许变形量（mm）
　　模块长度≤500>500~600≥600
$ v$ W( _3 L4 Z　　变形量0.5～0.60.6～0.81.0~1.20
: V5 k0 T, M# _# L　　如没有注明要求，变形量应小于留余量的1/3～1/2。
% W5 f. i: p- {" F　　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。
　　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，让热处理同胞伤透脑筋。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得，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见表3。
; p2 k4 M5 Q0 g" L% r5 o　　表3 热作模具钢显微组织特征和马氏体针最大长度（mm）
　　钢号马氏体级别显微组织特征马氏体针 最大长度
　　5CrNiMo1马氏体＋细珠光体＋铁素体0.006
　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体0.008
/ l/ Q) e) u# b( H7 \6 s' r　　3细针马氏体＋少量残余奥氏体0.014
　　4针状马氏体＋残余奥氏体0.018
* F7 W( Z5 d/ T! c& D1 I( t　　5较粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体0.024
　　6粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体0.040
　　4Cr5MoSiVl（H13）1马氏体＋上贝氏体0.003
　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体0.004
% w+ i: A, X  @) P3 g5 ?9 u　　3细针马氏体＋少量残余奥氏体0.010
　　4针状马氏体＋残余奥氏体0.016
　　5较粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体0.030
　　6粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体0.036
　　3Cr2W8V（H21）1马氏体＋细珠光体＋少量碳化物0.003
& f- @4 c0 Z" ~5 O, v　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体＋少量碳化物0.004
4 X$ K& {, A% b; W1 x1 T/ z　　3细针马氏体＋少量残余奥氏体＋碳化物0.010
' C. l6 ~) R& o; j　　4针状马氏体＋残余奥氏体＋碳化物0.016
, l6 e; s. E. N　　5较粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物0.030
- r. r& k( s! k' O  D; t　　6粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物0.036
7 u$ d% F5 Z$ Z: c　　注： 1、在500倍放大镜下观察，表中最大长度应×500；
　　2、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；
7 `1 g2 e$ b+ r4 |/ ?　　4、试样浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液。
& h$ Q9 x! ?- |; ?6 R5 x　　2、冷作模具热处理质量检验
* Q4 Q) P! G+ d: }% T* K' c　　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。
　　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。
　　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。
　　表4 冷作模具热处理后允许变形量（mm）
8 C: Z$ Q) g/ g/ B' L　　工作部位名义尺寸允许变形量
* }4 S# q. ?/ r　　碳素工具钢低合金工具钢高合金工具钢
　　50~120－0.10±0.06＋0.02 －0.06
9 r) o1 Y+ M+ n5 W) j- c9 ^) l　　121~200－0.15＋0.05 －0.15＋0.03 －0.06
# K+ @, s2 i- N$ G  H$ ~　　201~300－0.20＋0.06 －0.15＋0.04 －0.08
　　中心孔距变形率（％）±0.10±0.06±0.04
  L7 x3 S1 A& Z1 g　　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。
　　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。
　　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。
) a% G* l- D' Z9 q% B4 E　　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。
4 A9 k9 D# n& B; Y% {6 p; `2 M　　表5 冷作模具钢退火后的金相组织
9 W3 X/ E5 ^* V. n+ d- q8 z. g! T+ A　　钢       种珠光体等级网状碳化物等级带状碳化物等级
　　碳素工具钢4～6≤3-
) u/ R; H4 }$ B4 `' A　　低合金工具钢2～4≤2≤4
　　高合金工具钢1～3≤2≤3
# P7 h1 D2 W  a! `) |4 [　　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。
　　表6 冷作模具热处理后金相检验
　　模具类别钢号金相组织
　　马氏体级别网状碳化物级别
( N6 j. R' W% c9 J$ A3 f8 |　　落料冲孔模T7A～T12A≤3≤3
　　9Mn2V≤2≤3
4 V2 C  B7 P: G, W/ |　　GCr15≤2≤2
0 n$ h4 f. z7 z0 L2 u; j　　CrWMn≤2≤2
　　9CrWMn≤2≤2
　　9SiCr≤2≤3
　　冲头T7A～T12A≤2≤3
　　高速钢淬火奥氏体晶粒度11～12号
$ t; z$ h% X4 q3 w2 L% l# l　　9Mn2V≤2≤2
　　硅钢片冲模Cr12、Cr12MoV≤2共晶碳化物≤3级
& O( I8 H' U) @　　9SiCr≤2≤3
　　弯曲模T7A～T12A≤3≤3
　　9Mn2V≤2≤2
, C  T7 S  e8 _# A　　Cr12、Cr12MoV≤3共晶碳化物≤3级
　　拉深模T7A～T12A≤3≤3
　　Cr12、Cr12MoV≤3共晶碳化物≤3级
　　滚丝模9SiCr≤2≤3
　　Cr12MoV≤2≤3
　　W6Mo5Cr4V2淬火奥氏体晶粒度11～12号
  w- f+ s/ B) V. b5 O; W0 O- n　　3、表面强化模具质量检验
8 f- s" _4 e% D2 _( k　　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。
2 d3 Z6 L8 B3 c& L/ J, p　　（1）发黑、磷化模具质量检查 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。
' V. E  H- c5 M4 L8 |' T3 {. i7 `* ^　　（2）碳氮共渗、软氮化、氮化模具质量检查
　　（i）外观检查 表面应为均匀一致的颜色，无花斑、无锈迹、无碰伤。