碳素工具鋼的力學性能:
1、 含碳量的影響。鋼的硬度主要由含碳量決定,含碳量越高硬度越高;鋼的耐磨性取決于硬度,含碳量越高,耐磨性越好,如T12鋼比T10鋼耐磨性稍高;鋼的韌性隨含碳量的增加而逐漸下降;鋼的強度隨含碳量的增加而增加。
2、 淬火溫度的影響。提高淬火溫度,使碳素工具鋼的強韌性下降。實踐證明,適當提高淬火溫度,可增加硬化層厚度,從而提高模具的承載能力。因此,對于直徑小于15mm,容易完全淬透的小型模具,可采用較低的淬火溫度(760-780℃);對于大、中型模具,應適當提高淬火溫度(800-850℃)或采用高溫裝爐快速加熱工藝(爐溫可高于上述溫度)。
3、 回火溫度的影響。碳素工具鋼的硬度隨回火溫度的提高而下降。在低溫回火階段(150-300℃),彎曲強度及韌性隨回火溫度的升高而明顯增高。但是,碳素工具鋼的扭轉試驗結果表明,在200-280℃回火溫度范圍內出現一個脆性區。由于實際模具絕大多數承受彎曲及拉、壓載荷,故目前在生產中仍采用220-280℃溫度回火。
碳素工具鋼的工藝性能:
1、 鍛造性能。碳素工具鋼熱變形抗力低,鍛造溫度范圍寬,因而鍛造工藝性能好。鍛造工藝規范如圖
2、 球化退火和正火。經鍛造后的模具毛胚需進行球化退火處理,以使其具有良好的力學性能,并為淬火做好組織準備。若退火前鋼中存在較嚴重的網狀滲碳體,則應先經正火處理,通常是經高溫加熱后鼓風冷卻,使二次滲碳體來不急呈網狀析出。若滲碳體網狀不太嚴重,則不一定先經正火,只需在球化退火時增加保溫時間即可。
3、 淬火和回火。碳素工具鋼淬火后獲得淬火馬氏體組織,使模具具有高硬度和耐磨性。淬火溫度的高低對淬火后模具質量有著重要影響。下圖為碳素工具鋼的淬火、回火工藝規范。
碳素工具鋼淬透性低,工件大小差異很大。淬火冷卻方式也分水冷、油冷、分級淬火、雙介質淬火等。碳素工具鋼淬火后存在較大內應力,韌性低,強度也不高,必須再經低溫回火,使鋼中的殘余內應力消除,力學性能得到改善,模具才能得以應用。