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
6 G, v8 V( @5 v　　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。
  I* s) I1 N9 R4 u8 T　　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。
0 P) \! G& ]3 e5 Z　　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
' N$ d% U: o8 Z7 R; |$ F& \6 z; }　　变形量≤0.25≤0.30≤0.50≤0.50
, R3 I- v' D. f) p$ m% @6 ]: g　　表2 压力机模模面允许变形量（mm）
) }: N- `# r. }* N　　模块长度≤500>500~600≥600
　　变形量0.5～0.60.6～0.81.0~1.20
　　如没有注明要求，变形量应小于留余量的1/3～1/2。
: F' e% q5 c0 W; l5 G　　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。
3 ?2 |7 @3 K2 d　　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。
) p  V5 x4 n: V9 y! X; E　　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
6 r" j' Z  L- l　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体0.008
1 ]' W- t( u  O8 [　　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
　　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
3 J3 q/ ^$ _) ~, ~　　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
　　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
9 b5 D2 G$ L0 }$ Z/ L, a- F, b　　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
0 L3 s7 E% N. n　　3Cr2W8V（H21）1马氏体＋细珠光体＋少量碳化物0.003
) l6 b8 G7 o/ _) i9 Y4 b　　2隐针马氏体＋极少量残余奥氏体＋少量碳化物0.004
　　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
- m+ {3 k+ Y4 E, a) d  N　　5较粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物0.030
　　6粗大针状马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物0.036
0 [$ w# i+ @/ F" k# z　　注： 1、在500倍放大镜下观察，表中最大长度应×500；
3 Y$ d* p' O6 b' H' `7 o. D9 T　　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；
, ^% k8 _- h+ g2 ]. a　　4、试样浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液。
　　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。
　　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）
& E" H7 z3 Z* P3 n　　工作部位名义尺寸允许变形量
8 `( @3 Q% s  w5 J　　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
/ Y/ u8 X3 A) B* e- K　　201~300－0.20＋0.06 －0.15＋0.04 －0.08
: w( z) E2 M) h" n' J. a　　中心孔距变形率（％）±0.10±0.06±0.04
　　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。
1 C, @% u( Z) }9 b3 }9 @　　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。
, w- O  j5 N( r' ?, M　　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。
7 y& K" a8 }+ H4 t7 m( p　　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-
" E* }! H+ n" n　　低合金工具钢2～4≤2≤4
6 z, f6 N6 t5 D3 L) W　　高合金工具钢1～3≤2≤3
% c: z# w( |" p. 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。
7 k: a8 K5 a+ A' O1 U+ q2 Y0 f4 t　　表6 冷作模具热处理后金相检验
* z) G. r% T. m2 @& U. N: r　　模具类别钢号金相组织
　　马氏体级别网状碳化物级别
　　落料冲孔模T7A～T12A≤3≤3
1 h  v- L# d! H' K1 j: ]; p6 {( H　　9Mn2V≤2≤3
9 D, J/ A! L5 v) x4 _8 s" w　　GCr15≤2≤2
5 V- S$ m' Y' y; l" i$ i　　CrWMn≤2≤2
# `/ [5 u  P8 D- G, A　　9CrWMn≤2≤2
' C- d/ C8 Z0 `$ `; T+ l　　9SiCr≤2≤3
" _, a9 J5 [" u1 S1 z　　冲头T7A～T12A≤2≤3
* I' q' c, {! C" v4 T; s2 D　　高速钢淬火奥氏体晶粒度11～12号
　　9Mn2V≤2≤2
2 q6 B0 }$ b9 L. o" l4 A4 w; l　　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
4 e( _% `( Q4 Z1 j# p3 v　　Cr12、Cr12MoV≤3共晶碳化物≤3级
' e; I2 W8 z" F! L4 i4 n　　拉深模T7A～T12A≤3≤3
　　Cr12、Cr12MoV≤3共晶碳化物≤3级
* k8 M3 U* C& \8 s/ Y# x' [　　滚丝模9SiCr≤2≤3
& f' O" e& f  N" H/ n. {* y　　Cr12MoV≤2≤3
　　W6Mo5Cr4V2淬火奥氏体晶粒度11～12号
　　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。
　　（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 f+ q6 E) r5 `2 F6 l5 U　　（2）碳氮共渗、软氮化、氮化模具质量检查
, W4 z# Z* t/ ]* Q7 H) T9 `　　（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。