模具熱處理檢驗

摘要：實際生產(chǎn)中，由于模具材料不甚規(guī)范，熱處理工藝不太嚴謹，操作人員素質(zhì)不高等一系列不利因素，有必要加強對模具熱處理進行質(zhì)量檢驗。本文介紹了模具熱處理質(zhì)量檢驗的項目及方法，重點突出硬質(zhì)檢查。

　　關鍵詞：模具熱處理；硬度；金相

     模具熱處理檢驗應按國家標準、行業(yè)標準或企業(yè)內(nèi)控標準規(guī)定的程序，對工藝文件或技術標準中規(guī)定的檢驗項目進行嚴格的檢查，并監(jiān)督現(xiàn)場工藝紀律是否按工藝貫徹，防止和減少廢品及返工品的產(chǎn)生。質(zhì)量檢驗是模具熱處理中非常重要的環(huán)節(jié)，它是信息化、數(shù)字化管理的資料庫。

1 熱作模具熱處理質(zhì)量檢驗

　　熱作模具熱處理檢驗主要有4方面：外觀、變形、硬度及金相。

　�。�1）外觀檢查。模具表面任何部位不得有肉眼可見的裂紋，關鍵部位應用5～10倍的放大鏡細看。表面尤其是工作面不應有明顯的磕碰傷痕。

　�。�2）變形檢查。模具變形泛指模具平面度變化情況，用刀口尺檢查平面度，并用塞尺測量。錘鍛模面及壓力機模面允許變形量，如表1、表2所示，壓鑄模平面允許變形量≤0.15mm。如沒有注明要求，變形量應小于留余量的1/3～1/2。

　�。�3）硬度檢查。首先將待檢部位磨平或拋光，一般用洛氏硬度計C標檢定，根據(jù)情況，亦可用維氏、肖氏、里氏硬度計檢查，還可用洛氏A標HRA，不少人反對用HRC標檢，聲稱用HRC檢測壓痕深，有可能成為后來模具的裂紋源，但不是絕對的。如果檢測的硬度值超高，應在不同部位多測幾點，盡可能準確，根據(jù)示值，作出是否要提高回火溫度的決定；如果所測的硬度值偏低，應在原測硬度附近重新打磨，繼續(xù)檢測，如果還低，應作火花鑒別或光譜分析，一定要找到致使硬度低的真正原因，為返工熱處理提供理論依據(jù)。

表1 錘鍛模模面允許變形量（mm）

表2 壓力機模模面允許變形量（mm）

　�。�4）金相檢查。從上世紀九十年代以來，筆者在多篇論文中反復強調(diào)“硬度是表面現(xiàn)象，金相組織才是本質(zhì)”這一觀點。要達到一定的硬度值，只是徒手之勞，但要達到理想的金相組織，讓熱處理同行傷透腦筋。實踐證明，對于某一區(qū)間的硬度值，至少可實施3種不同的熱處理工藝，表面上看硬度值差不多，但金相組織有一定差別，甚至有很大的差別。不要整天忙著打硬度，也要細看一下金相。浙江臺州地區(qū)幾家熱處理專業(yè)廠，對客戶送來的模具，熱處理后件件檢硬度，并且附上金相檢測報告，客戶很滿意。熱作模具的金相檢查，可按JB/T8420-1996《熱作模具顯微組織評定》標準執(zhí)行。常用幾種模具鋼顯微組織特征及馬氏體最大長度，如表 3 所示。

模具熱處理金相圖

注： 1、在500倍放大鏡下觀察，表中最大長度應×500；

2、通常熱作模具馬氏體合格級別為2～4級；

3、所有的熱作模具金相組織都可以參照表3評級；

4、試樣浸蝕劑為4％硝酸酒精溶液。

表3 熱作模具鋼顯微組織特征和馬氏體針最大長度（mm）

2 冷作模具熱處理質(zhì)量檢驗

　　冷作模具熱處理質(zhì)量檢驗也分4方面：外觀、變形、硬度、金相檢驗。

　　（1）外觀檢查。模具表面不得有磕碰、劃傷、燒損、麻點及嚴重的氧化脫碳、銹蝕等現(xiàn)象。肉眼觀察不得有裂紋，表面必須光潔，孔眼特別是盲孔內(nèi)不得堵泥和鹽漬，扎綁鐵絲等附著物必須清除干凈。

　　（2）變形檢查。模具熱處理后變形量不得超過留磨量的1/3～1/2，允許變形范圍和中心孔孔距變形范圍參考表4。

　　（3）硬度檢查。模具熱處理后應100％檢查硬度，批量太大不能件件查，但也應加大抽檢量，不能用儀器檢者應用標準銼刀檢，決不放過1件不合格者。

　　沖裁模和冷沖模在離刃口5mm內(nèi)硬度必須達到技術要求，不得有軟點。冷鐓、冷擠、彎曲及拉深類的模具，主要受力面及R處硬度必須達到技術要求。碳素工具鋼小凸模尾部固定部分硬度應控制在30～40HRC，其余部分按圖紙驗收。

　　建議用維氏、肖氏、里氏或HRA輕負荷尺標檢查硬度，盡量避免用HRC檢查，因為有在壓痕處產(chǎn)生裂紋的先例，小心點好。

　　（4）金相檢查。冷作模具鋼退火后的金相組織合格級別按表5檢查。

表4  冷作模具熱處理后允許變形量（mm）

表5  冷作模具鋼退火后的金相組織

表6  冷作模具熱處理后金相檢驗

　　Cr12型鋼碳化物按JB/T7713評級；W18Cr4V等高速鋼中大塊碳化物按GB/T4462標準評級；淬火回火金相按企業(yè)內(nèi)控標準評級；模具鋼淬火后馬氏體級別按表6評定；高碳合金鋼制冷模具顯微組織可參照JB/T7713-2007標準評定。

3 表面強化模具質(zhì)量檢驗

　　在鹽浴爐、箱式爐中加熱淬火提高模具壽命的潛力挖掘很深，欲再進一步提高，困難很大，于是，人們大做表面文章，企圖利用表面強化達到延長模具使用壽命的目的。

箱式熱處理爐

　　3.1 發(fā)黑、磷化模具質(zhì)量檢查 

　　重點檢查外觀、顏色、耐蝕性。發(fā)黑參照原機械工業(yè)部頒布的行標檢查；磷化參照原航空部標準檢查。對于HRC>55的各類模具，在發(fā)黑磷化過程中，要防止氫脆產(chǎn)生。

　　3.2 碳氮共滲、軟氮化、氮化模具質(zhì)量檢查

　�。�1）外觀檢查。表面應為均勻一致的顏色，無花斑、無銹跡、無碰傷。

　�。�2）變形檢查  模具彎曲、翅曲、扭曲變形、圓度及脹縮應符合技術要求。

　�。�3）顯微硬度檢查  使用小負荷維氏硬度或顯微硬度檢測同爐試樣的滲層硬度，小模塊可直接上機檢測，其硬度值應符合表7規(guī)定。

表7  模具氣體軟氮花滲層深度及硬度

　　（4）滲層組織檢查。按國標GB11354《鋼鐵零件滲氮層深度和金相組織檢驗標準評定》檢查，滲氮層組織不應有網(wǎng)狀氮化物和魚骨狀的氮化物，允許有少量的脈狀組織。

　　氮化后一般不再進行磨加工，其化合物厚度不可超過0.03mm。

　　（5）耐蝕性檢查  將工件或試樣經(jīng)6％～10％CuSO4水溶液滴定，在5min內(nèi)無銅析出為合格，還可以用鹽霧試驗法檢驗。

　�。�6）氧氮化模具質(zhì)量檢查。參照JB/T3912-1999《高速鋼刀具蒸汽處理、氧氮化質(zhì)量檢驗》標準檢驗。

　�。�7）TiN涂層模具質(zhì)量檢查。參照JB/T8365-1996高速鋼刀具TiN涂層技術標準驗收。

　　（8）滲硼模具質(zhì)量檢驗。滲硼模具質(zhì)量檢驗按照JB/T4215-1996《滲硼》和JB/T7709-1995《滲硼層顯微組織、硬度及層深測定方法》標準執(zhí)行。

　　（9）其他。近年來，模具表面強化技術發(fā)展相當快，如滲金屬等。應按國家或行業(yè)標準要求檢查，如無標準，供需雙方協(xié)商擬定一個簡單實用的檢驗標準。