T10A碳素工具钢的热处理工艺技术分析

摘 要 : 以淮北矿业集团机电设备有限公司 T10A 为材质的冲模为例进行分析 ,说明模具制作
的过程 ,并根据模具所要求的硬度和韧性等要求 ,介绍 T10A 碳素工具钢的热处理工艺方法 。
关键词 : T10A ; 冲裁模 ; 热处理 ; 模具寿命
中图号 : TG142145 ; TG156
文献标识码 : A
坯料体积的偏差是由 2 方面因素引起的 : ①下
料不准确 ; ②坯料加热时 ,各个坯料烧损的程度不一 样 。目前精密下料可使坯料的重量偏差控制在 1 % 以内 ,而一般的下料方法为 3 %～5 %或更大 。
因此 ,要提高锻件精度 ,首先要提高下料精度和 改善加热情况 ,其次在锻件图设计和工艺设计时 ,应 根据坯料体积可能的变化范围采取适当的措施 。例
·7 8 · 煤 矿 机 械 2005 年第 9 期
文章编号 :100320794 (2005) 0920078203
锻件精度问题的分析
王富军 (大同煤矿集团有限公司 中央机厂 , 山西 大同 037001)
摘 要 : 锻件的精度与坯料体积的偏差 、模具和锻件的弹性变形 、模具和坯料 (锻件) 的热胀冷
+ 15～20 min 5 . 3 回火
模具在淬火或电火花加工后应及时进行回火处 理 ,回火温度应根据模具的硬度性能要求选择不同 的回火温度 , 以获得不同强度 、韧性及硬度要求 , T10A 碳素工具钢在不同回火温度下的硬度如表 2 所示 。
表 2 T10A 碳素工具钢在不同回火温度下的硬度 Tab. 2 The rigidity of T10A carbon tool steel in different
根据冲裁模的工作条件和性能要求 ,我公司选 用 T10A 为冲裁模模具材料 ,由于该材料具有高的 强度和耐磨性 ,容易锻造和切削加工 ,而且价格便 宜 ,因而广泛采用 。碳素工具钢含碳量高 ,其塑性与 结构钢相比为差 ,为减轻热处理时的淬裂现象 ,碳素 工具钢的纯洁度要求严格 ,对 S、P 含量一般均限制 在 0. 02 %～0. 03 %以下 。 4 毛坯的制作
(2) 加热 、保温时间的确定 由于加热时间与模具的材质 ,工件大小有关 。 升温时间因工件大小而异 ,保温时间依材质而不同 , 加热时间不可取一定值 ,加热时间的长短直接影响 模具的组织性能 。为保证 T10A 冷作模具基体奥氏 体化 ,碳化物溶解 ,必须有一定保温时间 ,保温时间 采用 15～25 min 。日本大和久 重雄所著热处理 108
缩 、模具设计和模具加工精度 、设备精度等有关 。正确分析这些因素的影响并采取有效的解决措施
是保证锻件精度的重要环节 。
关键词 : 锻件 ; 精度问题 ; 分析
中图号 : TG315
文献标识码 : B
1 坯料体积的偏差 在开式精密模锻中 ,坯料体积的偏差不影响锻
件的尺寸偏差 。但在闭式精密模锻中 ,当模膛的水 平尺寸不变 ,不产生毛刺或毛刺体积不变时 ,坯料体 积的偏差将引起锻件高度尺寸的变化 。
(1) 在小批量生产的条件下 ,在冲压模具选材 时 ,在考虑满足使用性能的前提下 ,选择 T10A 碳素 工具钢花钱少 ,能够降低生产成本 。
(2) 在模具制作的过程中应根据模具的使用条 件和性能要求 ,采用合理的锻造方法 、制定和改进热 处理工艺 ,对提高模具的使用效能 ,延长模具使用寿 命尤为重要 。
表 1 球化退火工艺参数 Tab. 1 The technical parameter of anneal of being
turned sphere
加热
等温
钢号
空冷
硬度
温度/ ℃ 时间Πh 温度/ ℃ 时间Πh
T10A 750～780 2～3
680～700 3～5 炉冷～500 ℃空冷 HBБайду номын сангаас97
冲裁模 ,一般要经过锻造进行毛坯制作 ,碳素工 具钢一般锻造性能良好 ,锻造过程中对表面脱碳要 严加注意 ,加热时间要尽量缩短 ,其次要严格控制锻 压比 ,一般要大于 4 。锻造后 ,空气冷却 ,始锻 1 200 ℃,终锻 800 ℃。 5 热处理工艺 5 . 1 预先热处理
锻造后为了给后序的加工 、最终热处理工序作
好准备 ,应消除锻件内的应力 ,改善组织 ,并使其具 有合适的硬度和稳定细小的组织 ,以利于机械加工 。 因此锻件要在毛坯状态下进行预先热处理 。T10A 碳素工具钢 ,一般采取球化退火 ,使渗碳体成球状均 匀分布 ,若锻件沿晶界出现网状碳化物时 ,则先进行 正火处理 ,消除网状碳化物 ,然后进行球化退火 。通 常采用球化退火 ,以获得铁素体机体上分布着细小 均匀的粒状碳化物组织 。表 1 为我公司有关工艺参 数。
Abstract : This paper introduces a blanking die made of T10A. Based on the blanking die made of T10A used in our company ,we demonstrate the manufacturing processes. And according to the dies’required properties such as hardness and toughness ,we introduces the heat treatment processes. Key words : T10A ;blanking die ;heat treatment ;longevity of service
参考文献 : [1 ] (日本) 大和久 重雄. 热处理 108 秘诀[ M] . 北京 : 机械技术出版
社 ,1991. [2 ]崔昆. 钢铁材料及有色金属材料 [ M ] . 北京 : 机械工业出版社 ,
1980. [3 ]王笑天. 冲压手册[M] . 北京 :机械工业出版社 ,1988.
作者简介 : 刘志奇 (1958 - ) ,工程师 ,毕业于淮北职业技术学 院 ,现机电装备公司动力车间主任. Tel :0561 - 4950230.
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文章编号 :100320794 (2005) 0920077202
T10A 碳素工具钢的热处理工艺技术分析
刘志奇 (淮北矿业集团 机电装备有限责任公司 , 安微 淮北 235000)
落料 、冲孔和修边模 ,刃口经多次冲击 、摩擦和 弯曲应力 ,多数模具需要有复杂的形状和精确的尺 寸 ,冲孔和落料冲头经受压 、弯 、冲击和磨损 。下料 剪刀经受磨损 、压缩和弯曲载荷 。 3 冲裁模使用性能及材料要求
由于冲裁模在冲裁时模具承受很大的摩擦力及 弯曲应力 ,因此要求具有高的弯曲和抗压强度 、高的 耐磨性及足够的韧性 ,硬度要大 ,同时希望热处理变 形小 ,价格要低廉 。
招秘诀提出了一些便于生产应用的加热时间公式 : 升温时间 = f1 (根据模具工件尺寸 ,30 min/ 25 mm) 保温时间 = f2 (根据钢材材质 SK 工具钢 10～15
min ,我公司采用 15～25 min) SK 钢材加热时间 f = f 1 + f 2 对于 T10A 冷作模具加热时间 = 30 min/ 25 mm
1 前言 淮北矿业集团机电设备有限公司的带式输送机
各种冲裁模 ,均采用 T10A 材料制作的模具 ,模具制 作的好坏 ,直接影响生产的效率 。根据多年的实践 经验 ,冲模失效的原因 ,大都为尺寸磨损及镦粗折断 现象 。造成这些失效的原因是多方面的 ,现以我公 司 T10A 为材质的冲孔及落料模为例 ,根据模具使 用条件 、所要求的机械性能及模具制造过程中所采 取的热处理工艺等几个方面进行分析说明 。 2 冲裁模工作条件
收稿日期 :2005205231
The Technical Analysis of T10A Carbon Tool Steel’s Heat Treatment
L IU Zhi - qi ( Huaibei Mining Industry Group Electromechanical Equipment Co. Ltd. , Huaibei 235000 ,China)
temper temperature
钢号 T10A
达到下列硬度 ( HRC) 范围的回火温度/ ℃
45～50
50～64
54～58
58～62
360～380 300～320 250～270 160～180
另外 ,同其他冷作模具钢一样 ,碳素工具钢在
200～300 ℃范围内回火时 ,产生回火脆性 ,导致韧 性下降 ,凡对韧性有一定要求的碳素工具钢模具 ,应 避开此回火温度 。 6 结语
5 . 2 淬火 (1) 淬火温度 T10A 淬透性低 ,需要用水冷却 ,容易产生变形
和淬裂 ,另外碳素工具钢对过热敏感 ,晶粒容易长 大 ,其淬火温度一般是在碳化物与奥氏体共存的两 相区内 ,这是由于碳化物的存在不仅可以阻止奥氏 体的长大 ,使碳素工具钢保持较小晶粒 ,从而能在高 硬度条件下保证具有一定的韧性 ,而且剩余碳化物 的存在也有利于模具耐磨性的提高 。为防止过热 , 选取最低的淬火加热温度 (760～780 ℃) ,是获得最 好机械性能的关键 ,为防止淬火开裂 ,必须在淬火方 法上实现均匀冷却 。