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
2 f# V* M$ m$ N; u) T" v: e4 c' r　　热作模具热处理检验主要有4方面：外观、变形、硬度及金相。
' E- A* T1 ]. {, d7 v& B  ]) t$ b8 p　　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。
3 {" f- @  _1 M　　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）
　　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）
% l( y6 O: l" {% I% k7 h; V　　模块长度≤500>500~600≥600
: p5 I- T( c. D　　变形量0.5～0.60.6～0.81.0~1.20
* Y4 k2 Q4 |; i9 ~　　如没有注明要求，变形量应小于留余量的1/3～1/2。
　　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。
　　表3 热作模具钢显微组织特征和马氏体针最大长度（mm）
  [) r1 F  I" P) V( J　　钢号马氏体级别显微组织特征马氏体针 最大长度
3 o1 T! }5 Y( j  Z$ d  [　　5CrNiMo1马氏体＋细珠光体＋铁素体0.006
+ z5 g# b& p4 ^　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体0.008
) n9 W* `4 @0 t6 ?　　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
9 V4 _/ p0 P: C2 i$ C　　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
: c3 j/ O8 A8 f' P/ @  z+ i5 }& k5 f　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体0.004
+ e4 Q& S5 c2 g/ W　　3细针马氏体＋少量残余奥氏体0.010
' h% U$ I/ _! _1 f$ z　　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
5 d: ]6 @( L: Z* X3 m" y　　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
　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体＋少量碳化物0.004
3 [+ d3 Y4 e" N' K6 G9 D　　3细针马氏体＋少量残余奥氏体＋碳化物0.010
　　4针状马氏体＋残余奥氏体＋碳化物0.016
1 u7 t& O8 v4 u$ S6 i! U　　5较粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物0.030
$ |" y* ]. W: }　　6粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物0.036
* `% B) |) R. H, _% v- b% R" G　　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；
% z# x: B. i; Y4 m& `　　3、所有的热作模具金相组织都可以参照表3评级；
2 H1 O* F: t! h* ?4 [) F- R! @　　4、试样浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液。
/ ~! ^1 ?% C+ F( L　　2、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。
! J1 l6 z* P2 Y9 `+ N; g# t6 f( B　　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。
) M6 [/ T% h5 c; [, v. @3 |) U* u2 S　　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。
6 C5 J( j5 n7 q# e5 t" u  x　　表4 冷作模具热处理后允许变形量（mm）
- ?/ E4 ^* {6 v　　工作部位名义尺寸允许变形量
　　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
　　121~200－0.15＋0.05 －0.15＋0.03 －0.06
　　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
; Z( _6 x; L7 A5 T( a% x' Y- c　　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。
* |' h* I5 p/ J( h7 v' M' s　　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。
0 O+ o: J! B( ^( c% f0 E( M, R5 P　　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。
6 W) x& ^  H, {* H% t6 O2 @　　表5 冷作模具钢退火后的金相组织
　　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-
9 i; h3 s9 M$ o　　低合金工具钢2～4≤2≤4
: x" V- F6 g9 R0 c% _　　高合金工具钢1～3≤2≤3
7 O9 m) [+ J9 P# p: {8 o, s　　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
" |! K# A& p- F+ S* V　　模具类别钢号金相组织
　　马氏体级别网状碳化物级别
  W" O: ]9 g* |, q" J9 Y　　落料冲孔模T7A～T12A≤3≤3
1 @1 @6 ~/ Z  A0 j+ f; _　　9Mn2V≤2≤3
　　GCr15≤2≤2
　　CrWMn≤2≤2
　　9CrWMn≤2≤2
. [2 Z+ r7 i0 i/ q! H8 i' ]& e# ?　　9SiCr≤2≤3
　　冲头T7A～T12A≤2≤3
　　高速钢淬火奥氏体晶粒度11～12号
+ c- w* Z9 K1 G1 n! _6 ^- C  _( A% Z　　9Mn2V≤2≤2
/ l) p; F& v1 m6 W. t! c: n　　硅钢片冲模Cr12、Cr12MoV≤2共晶碳化物≤3级
　　9SiCr≤2≤3
　　弯曲模T7A～T12A≤3≤3
　　9Mn2V≤2≤2
, b, S) h8 C9 }& `3 N& ~* `　　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
) C4 F+ `9 J, o$ l; A( ]+ a　　Cr12MoV≤2≤3
9 m% L9 I9 Q- g8 W* L. O# ]2 a　　W6Mo5Cr4V2淬火奥氏体晶粒度11～12号
$ i+ {! I! F( B$ M0 X+ i　　3、表面强化模具质量检验
　　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。
! W9 P# A$ g- E; y' L- O　　（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。
　　（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。