(1)預熱 第一次預熱的主要目的是清除模具淬火前機械加工產生的應力,防止和減少加熱過程中引起的淬火變形。預熱溫度高,消除應力效果明顯。預熱溫度選定為580℃,加熱速度為8℃/min,保溫時間為最終加熱時間的兩倍;真空度設定為2.66644Pa。第二次預熱采用840℃,加熱速度為12℃/min,真空度設定為26.6644Pa。
(2)淬火加熱與冷卻 在1000~1100℃進行淬火,硬度都可以超過55HRC。考慮到奧氏體晶粒不粗大、獲得細針狀馬氏體,把淬火溫度定在1030~1040℃。保溫時間受設備功率、裝爐量及裝爐方式和工件大小等因素影響,保溫時間不宜過長,按30min+(工件厚度/50mm)×10min估算。加熱速度為12℃/min。為防止碳和合金元素蒸發,真空度控制在26.6644Pa。保溫后移至冷卻腔,根據工件大小和裝爐量,選擇0.2~0.55MPa高純氮氣(99.999%)進行高壓氣淬。冷卻速度除與氮氣壓力有關外,還與冷卻腔熱交換有關。由于淬火爐冷卻風機功率和熱交換器水流量都很大,能夠確保較大規格模具有足夠高的淬火硬度和硬化深度,冷卻過程中不需等溫停留,繼續冷至80℃出爐空冷。該工藝實施多年從未出現淬裂現象。
(3)真空回火 采用真空下保溫、隨后低壓快冷、室溫出爐是確保模具高溫回火表面無氧化脫碳的關鍵。回充高純氮主要是讓爐溫均勻,提高加熱速度,調節真空度。H13鋼壓鑄模采用三次高溫回火,每次的加熱速度都采用8℃/min升溫,每次回火后選擇0.05~0.12MPa的壓力進行快冷,或300℃出爐用排風扇吹冷,也可以冷至室溫出爐。
第一次回火的目的是把模具“搞硬”。保溫時間是第三次回火保溫時間的1/3。
第二次回火的目的是把硬度“搞定”。根據壓鑄模的實際情況,要求硬度為46~48HRC,選用590~610℃回火較合適。保溫時間是第三次回火保溫時間的2/3。
第三次回火的目的是“搞透”,以充分消除淬火過程中的熱應力和組織應力。回火溫度選擇580~585℃;回火保溫時間按經驗公式[(工件厚度/25mm)h+2.5h]來估算。回火過程真空度的控制應根據零件的要求來決定。
真空去應力退火:真空去應力退火主要用在以下四方面:
1)消除淬火前機械加工應力。
2)熱處理、線切割、磨加工后去應力。
3)模具使用中途去應力。
4)因種種原因需補焊的模具必須去應力。
去應力退火溫度為550~560℃,保溫時間為6~8h。