模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。?
1.淬透性
淬透性是指在規(guī)定條件下用試樣淬透層深度和硬度分布來表征的材料特征,它主要取決于材料的臨界淬火冷速的大小。在規(guī)定條件下,決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力,它表示鋼接受淬火的能力。鋼材淬透性好與差,常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大,則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性,它只取決于其本身的內(nèi)部因素,而與外部因素無關(guān)。鋼的淬透性主要取決于它的化學成分,特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度,加熱溫度和保溫時間等因素有關(guān)。淬透性好的鋼材,可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學性能以及可選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑,以減少變形和開裂。
2.氧化
氧化:狹義地,氧元素與其他的物質(zhì)元素發(fā)生的化學反應(yīng),稱其為氧化,也是一種重要的化工單元過程。廣義的氧化,指物質(zhì)失電子(氧化數(shù)升高)的過程,
人的新陳代謝也像是氧化作用,亦即人體每天都在生銹,所產(chǎn)生的鐵銹在醫(yī)學里就叫自由基。自由基是一種帶有未配對電子的粒子。因為帶有單數(shù)電子,所以非常不穩(wěn)定,具有高度的化學反應(yīng)性,很容易和周遭的分子反應(yīng),使安定分子也變成自由基。如此一再重復,就會衍生大量的自由基。自由基非?;钴S,非常不安分。就象我們?nèi)祟惿鐣械牟桓始拍膯紊頋h一樣,如果總也找不到理想的伴侶,可能就會成為社會不安定的因素。
一般情況下,生命是離不開自由基活動的。我們的身體每時每刻都從里到外的運動,每一瞬間都在燃燒著能量,而負責傳遞能量的搬運工就是自由基。當這些幫助能量轉(zhuǎn)換的自由基被封閉在細胞里不能亂跑亂竄時,它們對生命是無害的。但如果自由基的活動失去控制,超過一定的量,生命的正常秩序就會被破壞,疾病可能就會隨之而來。
所以說自由基是一把雙刃劍。已知有許多疾病皆肇因于自由基作祟,如類風濕性關(guān)節(jié)炎、急性呼吸窘迫癥候群、艾滋病以及牙周病等。自由基除會對細胞產(chǎn)生傷害外,最惡劣的伎倆在于能發(fā)動自由基連鎖反應(yīng),進一步惡化、傷害體內(nèi)組織。這種連鎖反應(yīng)相當驚人:正常的化學物質(zhì)系由原子與分子構(gòu)成且需攜帶二個成對電子來維持化學狀態(tài)的安定;而自由基即是含有不成對電子的分子或原子,因此它極須搶奪其它分子或原子的電子湊對,才能安撫它的野性,保持安定。然而,如果自由基豪奪的對象是蛋白質(zhì)、碳水化合物、醣類、脂肪等人體必須物質(zhì),則這些失去電子的營養(yǎng)成分,不僅因為遭氧化而面目全非,更會進一步利用其自由基的新身分,再去搶奪其它電子由此形成惡性循環(huán)的自由基連鎖反應(yīng);人體的功能因此逐漸損傷敗壞。
3、脫碳敏感性
decarbonization一種凈化氣體的過程,指脫除混合氣體中的二氧化碳,主要見于合成氨生產(chǎn)原料氣或煤氣的處理。脫除原料氣中二氧化碳的方法,分為3類。
(1)物理吸收法最早采用加壓水脫除二氧化碳,經(jīng)過減壓將水再生。此法設(shè)備簡單,但脫除二氧化碳凈化度差,出口二氧化碳一般在2%(體積)以下,動力消耗也高。近20年來開發(fā)有甲醇洗滌法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法等,與加壓水脫碳法相比,它們具有凈化度高、能耗低、回收二氧化碳純度高等優(yōu)點,而且還可選擇性地脫除硫化氫,是工業(yè)上廣泛采用的脫碳方法。
(2)化學吸收法具有吸收效果好、再生容易,同時還能脫硫化氫等優(yōu)點。主要方法有乙醇胺法和催化熱鉀堿法。后者脫碳反應(yīng)式為:
K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3
為提高二氧化碳的吸收和再生速度,可在碳酸鉀溶液中添加某些無機或有機物作活化劑,并加入緩蝕劑以降低溶液對設(shè)備的腐蝕。其中工業(yè)上廣泛應(yīng)用的方法(表5—9)有多種。
4.切削加工性
切削加工性(可切削性,機械加工性):指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度,允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學成分,力學性能,導熱性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān)。通常用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般講,金屬材料的硬度愈高愈難切削,硬度雖不高,但韌性大,切削也較困難。一般非鐵金屬(有色金屬)比鐵金屬切削加工性好,鑄鐵比鋼好。
5.退火工藝性
退火是一種金屬熱處理工藝,指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時間,然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度,改善切削加工性;消除殘余應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,減少變形與裂紋傾向;細化晶粒,調(diào)整組織,消除組織缺陷。準確的說,退火是一種對材料的熱處理工藝,包括金屬材料、非金屬材料。而且新材料的退火目的也與傳統(tǒng)金屬退火存在異同。
6.淬硬性
鋼在淬火后獲得硬度的能力,取決于M中WC%。鋼的淬透性和淬硬性是兩種完全不同的概念。鋼的淬硬性是指鋼在理想條件下淬火能達到最高硬度的能力,它主要取決于馬氏體的碳含量。淬透性好的鋼,其淬硬性不一定高。如低碳合金鋼的淬透性相當好,但它的淬硬性卻不高,再如高碳工具鋼的淬透性較差,但其淬硬性高。
7.可鍛性
金屬具有熱塑性,在加熱狀態(tài)(各種金屬要求溫度不同),可以進行壓力加工,稱為具有可鍛性。指金屬材料在壓力加工時,能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱態(tài)或冷態(tài)下能夠進行錘鍛,軋制,拉伸,擠壓等加工??慑懶缘暮脡闹饕c金屬材料的化學成分有關(guān)。
金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的性能,也叫工藝塑性??慑懶灾笜送ǔS媒饘俨牧显谝欢ㄋ苄宰冃畏绞较卤砻骈_始出現(xiàn)裂紋時的變形量來表示,這個變形量稱為臨界變形量。各種鍛壓加工的變形方式不同,表示可鍛性的指標也不同。鐓粗以壓縮率表示,延伸以延伸率或截面縮小率表示,扭轉(zhuǎn)以扭角表示。
8.淬火變形開裂傾向
常規(guī)淬火體積變化小,形狀翹曲、畸變輕微,異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低,對淬火溫度及工件形狀不敏感。
9.可磨削性
砂輪相對損耗小,無燒傷極限磨削用量大,對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感,不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。
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