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模具材料对吹塑制品热处理变形的影响


    材料对吹塑制品热处理变形的影响,包括钢的化学成分及原始组织两方面的影响。从材料本身来看,主要通过成分对淬透性、Ms点等的影响而影响吹塑制品热处理变形。
    碳素工具钢在正常淬火温度进行水-油双液淬火时,在Ms点以上产生很大的热应力;当冷到Ms点以下时,奥氏体向马氏体转变,产生组织应力,但由于碳素工具钢淬透性差,所以组织应力的数值不大。加上其Ms点不高,在发生马氏体组织转变时,钢的塑性已经很差,不易发生吹塑制品塑性变形,因此,就保留了热应力作用所造成的变形特征,模具型腔趋向收缩。但若淬火温度提高(>850℃),也可能因组织应力起主导作用,而使型腔趋向于胀大。
    在用9Mn2V,9SiCr,CrWMn,GCr15钢等低合金工具钢制作模具时,其淬火变形规律与碳素工具钢相似,但变形量要比碳素工具钢要小。
    对于一些高合金钢,如Cr12MoV钢等,由于其碳及合金元素含量较高,Ms点较低,因而淬火后有较多的残余奥氏体,它对由于马氏体而致的体积膨胀有抵消作用,因此,淬火后的吹塑制品变形就相当小,一般用空冷、风冷、硝盐浴淬火时,模具型腔趋于微量胀大;若淬火温度过高,则残余奥氏体量增加,型腔也可能缩小。
    若用碳素结构钢(如45钢)或某些合金结构钢(如40Cr)制作模具,则因其Ms点较高,当表面开始马氏体转变时,心部温度尚较高,屈服强度较低,有一定的塑性,表面对心部的瞬时拉伸组织应力,易于超过心部的屈服强度而使吹塑制品型腔趋向胀大。
    钢的原始组织对淬火变形也有一定的影响。这里所指的“钢的原始组织”,包括钢中夹杂物的级别、带状组织级别、成份的偏析程度、游离碳化物分布的方向性等,以及由于不同的预先热处理而得到的不同组织(如珠光体、回火索氏体、回火屈氏体等)。对模具钢来说,主要考虑的是吹塑制品碳化物偏析、碳化物的形状和分布形态。
    高碳高合金钢(如Cr12型钢)中碳化物偏析对淬火变形的影响特别明显。由于碳化物偏析造成钢加热至奥氏体状态后的成分不均匀性,因而,不同区域的Ms点就会有高有低。在同样冷却条件下,奥氏体向马氏体转变就有先有后,转变后的马氏体就因含碳量不同而比容有大有小,甚至有一些低碳、低合金区域可能根本得不到马氏体(而得到贝氏体、屈氏体等),所有这些都会造成吹塑制品淬火后的不均匀变形。
    不同的碳化物分布形态(呈颗粒状或纤维状分布),对基体胀缩的影响也不同,因而也会影响吹塑制品热处理后的变形,一般是顺着碳化物纤维方向型腔胀大,且较显著;而垂直于纤维方向则缩小,但不显著,有些厂为此特作了规定,型腔所在面应与碳化物纤维方向垂直,以减小型腔的变形,当碳化物呈颗粒状均匀分布时,则型腔表现为均匀的胀缩。
    此外,最终吹塑制品热处理之前的组织状态对变形也有一定的影响,例如,原始组织为球状珠光体的就比片状珠光体的在淬火后变形倾向要小。所以变形要求严格的模具,常在粗加工后先进行一次调质处理,然后再进行精加工及最终热处理。
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