向左走:模具钢向右走:热处理

作者：信息来源:模具 2008-7-3

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

摘要：模具工业被誉为“制造之母”，一个国家的工业水平很大程度上取决于模具制造水平。而现代模具的失效以及寿命变短等问题，据调查50%以上的原因来自于热处理工艺不立于不善，可见热处理工艺在保障模具制造精度，降低制造成本，提高产品强度，延长使用寿命等性能方面发...

摘要：模具工业被誉为“制造之母”，一个家的工业水平很大程度上取决于模具制造水平。而现代模具的失效以及寿命变短等问题，据调查50%以上的原因来自于热处理工艺不立于不善，可见热处理工艺在保障模具制造精度，降低制造成本，提高产品强度，延使用寿命等性能方面发挥着极大的功效。而模具钢材质量情况在很大程度上影响和制约了热处理技术的精确应用，使得热处理加工无法发挥其最大的功效，最后导致模具质量的良莠不齐。
　　英雄须问出身――关键工艺――热处理概述
　　热处理将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构，来控制其性能的一种综合工艺过程。一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而一般不是肉眼所能看到的。为使工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢材是模具制造业中应用最广的材料，钢材显微组织复杂，往往通过热处理予以控制。
　　模具钢热处理工艺模具钢热处理属于金属热处理的一种，一般包括加热、保温、冷却三个过程，这些过程互相衔接，不可间断。
　　加热是其中重要工序之一。钢材热处理的加热方法很多，最早是采用木炭加热是其中重要工序之一，可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。钢材加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的材料和热处理的目的不同而异。
　　冷却也是模具钢热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求。
　　模具钢热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种材料采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。
　　退火、正火、淬火和回火是模具钢热处理的四种基本工艺。其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
　　深入剖析对症下药
　　目前，延长模具寿命已经成为业内普遍关注的话题，在所有影响并决定模具使用寿命的因素中。材料的正确选择，热处理工艺恰当与否至关重要。
　　模具材料对模具寿命的影响尤为突出，主要是材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等诸因素的综合反映。而影响热处理质量的主要因素有加热温度的高低、保温时间长短、冷却速度快慢等，热处理工艺参数选择不当是模具失效的主要因素。
　　作为模具产品的服务企业：模具钢材企业、热处理加工企业两者之间如何有效结合，才能保障模具的质量，为此，本栏特邀相关业内士围绕以上问题阐述独到的见解。

参与话题人物：

1上海白铜精密材料有限公司制造科兼仕入科 中国塑料模具网

科长立石明英

2 日本高周波钢业株式会社工具钢技术部 中国塑料模具网

课长保前正夫

3浙江加西亚电子电器有限公司模具设计与制造负责人之一陈建文

　　话题1：热处理加工工艺对模具质量影响的具体表现?

　立石明英：热处理工艺对模具性能的直接影响主要变现在：模具的制造精度：组织转变不均匀不彻底及热处理形成的残余应力过大造成模具在热处理后的加工，装配和模具使用过程中的变形，从而降低模具的精度，甚至报废。其具体表现为：第一、影响模具的强度：第二、热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等，导致主要性能如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降，影响模具的工作寿命：第三、制约模具的制造成本：作为模具制造过程的中间环节或最终工序，热处理造成的开裂、变形超差及性能超差，大多数情况下会使模具报废，即使通过修补仍可继续使用，也会增加工时，延长交货期，提高模具的制造成本。就模具钢材而言，热处理能有效的改变模具钢表面的机构，以及内部的组织形式，从而适用于各类模具的生产需要。
　　陈建文：模具制造的成本高，特别是一些精密复杂的冷冲模、塑料模、压铸模等。采用热处理技术有显著的经济效益。但是，目前模具失效50%左右是因为热处理工艺不当而造成的。我们希望热处理工艺所存在的问题能够引起行业、政府等各方的重视，共同探讨解决的方法，提高模具制造过程中参与企业的经济效益。
　　《现代模具》：二位的谈话不难表明，热处理工艺对模具的质量起着决定性的作用，但是50%的失效率是个令所有热处理行业人士极度尴尬的数据。如何有效改善这个相对庞大的数字，行业需要面对的是一个非常现实的问题，涉及模具制造方、钢材供应商、加工企业等的切身利益，如果各企业在今后的市场体制下继续利益当头、各自为政，那这个数据将会继续扩大，行业不良状况也将继续恶化。
　　话题2 热处理工艺与模具钢在模具质量上相互作用的具体表现?
　　立石明英：
并不是所有的模具钢都需要经过热处理工艺，在模具钢的热处理过程中，容易出现过热、过烧现象，脱碳氧化现象和氢脆现象，最重要的是要避免已成型模具钢材的开裂、变形。而回火冷却速度的把握不准最容易发生模具的变形，一般情况下不论钢种冷却速度越快效果越好，可使模具达到最理想的使用性能和最小的变形。相对于国内一些不具备高水准设备的加工企业，人员操作过程中，在加热温度、炉内压力大小、工艺时间等项目上要特别注意，降温时要力求做到整体均一。
　　保前正夫：模具钢质量不同，热处理的方式方法不同，效果也不同。如果热处理工艺达不到规定要求，反而会降低模具钢在韧性、钢度、耐磨性等各方面的性能，引起钢材的内部质变。相对的，高水平的热处理工艺技术可以提升模具钢在性能上的优势，使之更适应各种模具产品的材料需要，保证一个高精度、高寿命的模具，需要优质的钢材与高水平的热处理工艺的相互结合。
　　《现代模具》：热处理工艺过程中发生的变形、开裂等一系列问题与钢材质量、热处理设备、工艺操作人员都脱不了干系，不惜资本加强投入问题已是登堂入室、昭然天下。
　　话题3对热处理工艺、模具钢及模具制造方面的探索
　　立石明英：热处理加工企业，应从对于模具表面热处理技术，整体热处理技术及化学热处理技术等方面完善其工艺，加强其推广和应用。从业人员少，技术人员更少，生产能力及设备都较薄弱，这是我国目前热处理行业的普遍现状，热处理加工企业应根据自身状况，对症下药，逐一击破。
　　热处理行业要改变目前的现状，则需要从多个方面入手。首先，是加大热处理行业结构调整力度。专业化热处理厂要根据市场需要和国外先进技术标准以及企业自身技术优势，加紧产品结构调整，加强技术改造力度，积极开发新产品，提高产品技术档次，创造有自主知识产权的高水平名牌产品，提高市场竞争力逐步形成具有鲜明技术特色的高水平的专业化厂。政府有关部门应采取更加宽松政策，支持国营、集体热处理企业转制，扶持具有明显技术优势的民营热处理企业，支持企业技术改造，引导企业选购先进热处理技术工艺和设备并给予补贴和贷款等优惠，尽快形成中国热处理专业化生产规模和体系。
　　其次，加强行业和企业内部管理，规范市场秩序。中国热协应同地方热协逐步建立和完善行规行约，规范市场秩序，坚持平等竞争，维护企业的合法权益;协助企业做好质量管理和认证咨询及人员培训，使热处理行业有更多企业达到国际标准认证，提高企业竞争力;引导一批企业走科学发展道路，逐渐形成中国热处理行业的核心骨干中坚力量。
　　最后要加大科技投入，扶持技术创新。建议由国家、社会和企业三方投入，在热处理行业组织和高等院校、科研单位积极参与下，尽快扶持建立有关科技服务中心，如热处理工程技术中心、热处理质量检测中心、热处理教育培训中心、热处理信息服务和资讯中心。
　　持续开展行业情况调研，及时掌握行业发展日新月异的变化，建立和完善行业档案，逐步完善和丰富行业信息系统及网站，逐步做到定期向行业发布机械工业及热处理行业经济技术发展趋势和信息，作出市场分析预测，并及时向政府有关部门反映企业意见、建议和要求。
　　模具钢企业也需不断提高其质量，扩大模具钢材的应用，存优去劣。同时，有选择地开发先进模具钢，完善中国的模具钢系列。近年来，国内模具钢的用量逐年增加，国外模具钢的进口量占了模具钢需要量的1/3，而且呈逐渐增加趋势。主要原因是国内模具钢的品种规格较少，模具钢经销的商品化程度低，国产新钢的推广数量和应用范围不够大，中国钢材生产企业尚不适应这一商品市场机制。
　　保前正夫：随着厂家增多，为争夺市场而引发的竞相杀价，滥用，乱用模具钢，以次充好等现象不断出现，而它们所带来的直接后果就是模具钢材市场的混乱和不良发展。这样的生存现状并不是模具钢企业单方面造成的，企业本身所作的是根据客户要求而定的，客户的不合理压价，使企业为了保证最基本的利益只能提供次等质量的钢材。另外，国内生产模具钢的企业虽然有很多，但以小型企业居多，中大型企业相对较少，且缺乏专业模具钢生产企业，在质量方面也与进口钢存在着很大的差距，主攻低端市场，市场竞争力相对较弱，企业的利益就更得不到保障。从企业利益角度出发，我们认为各方应建立有效的沟通，防止市场的恶性循环，这是模具行业中必须解决的问题。
　　陈建文：众所周知，模具的制造成本非常高，作为市场环境作用下的企业，资本运营、利润的最大化是每个企业的目的所在。因此，必须在企业的制造成本上下功夫，在能有效利用的限度内降低成本。在有限的成本控制下，也就难怪企业会舍优质钢而选次等钢材了。事实上，越来越多的模具制造厂点要求在模具设计完成后，模具钢供应厂商能迅速提供所需钢材并且提供基本的热处理工艺，这样即可以减少模具钢企业的库存钢材数量又可以大大缩短制模周期，实现多方经济效益共存。
　　《现代模具》：从三方的谈话里，我们可以明确感受到，这个行业之所以存在以上的种种弊端，归根结底是“利益”二字的驱使，企业的运作以利益为指导，而市场又缺乏有效机制来规范企业行为。那么出于对这种“自身利益”的无限追求，模具钢行业才会有以次充好、不诚信、不正当的市场行为，也正是出于利益的考虑模具企业才会有滥用、乱用材料的现象，使原材料无法达到热处理工艺的需要而降低模具的质量。因此，建立合理的市场规范机制，是目前模具钢行业相关管理部门急需解决的问题。
　　话题4对于提高热处理工艺水准的观点
　　目前，我国热处理工艺现状不尽人意。主要表现在：一、热处理工艺装备陈旧落后、能源利用率低，浪费现象严重。二、企业的从业人员素质、管理水平和质量保证仍有待提高。很多新建的民营热处理企业没有热处理工程师或技师，相当数量的操作工人未经过专业培训，操作技能低，产品质量得不到保证。一些企业尚未建立一套完善的质量管理体系，环保和安全生产意识薄弱。三、先进设备的制造落后于需求，工艺材料和辅助材料质量不高、品种不全。我国的热处理工艺装备制造方面，还未掌握近代设备模块化设计制造技术，缺乏配套件和仪表国际市场的采购渠道，因此离用户要求尚有相当大的距离。提高新设备的开发、设计、制造水平是本土热处理设备制造业的当务之急。如何改变这样的现状，可以听听来自各方的声音。

　保前正夫：提高热处理技术及其重现性是一个复杂的系统工程，往往是产品更新换代的催化剂。要提高热处理技术水平，应先开展热处理工艺参数对材料组织性能影响规律的系统研究，而且研究工作不能停留在用式样研究的层面上。热处理工艺的研究要和产品的台架试验、装机试验及其失效分析相结合，经过不断摸索和改进，才能收到大幅度提高技能的效果。
　　立石明英：从提高材料性能方面考虑，我们认为热处理工艺应该由技艺型技术向高科技型技术转变，摆脱依赖经验和操作技能的落后状态，向精确预测生产结果和实现可靠的质量控制方向发展，保证材料的性能得到充分发挥甚至大幅度提升。
　　陈建文：从经济角度考虑，热处理技术的提升等同于模具质量的提高及模具成本的降低，经过长期积累，企业的利润得以上涨，便可以投入更多的资本选择较好的模具材料，更进一步保障模具的质量。
　　《现代模具》：“工欲善其事，必先利其器”，古语所云在当今制造业一样适用，热处理行业现状已不仅仅是行业内部问题，必须上升到一定的高度来对待。模具行业作为机械制造业的“航母”，其对工业整体的推动作用不言而喻，促进行业发展，加大相关技术改造力度势在必行。
　　编后语：通过以上对话，我们了解到：不论是模具制造方、模具钢行业还是热处理加工企业都不容忽视目前我国热处理行业状况。同样，从模具钢角度来看，热处理工艺与模具钢质量处于一荣俱荣，一损俱损的关系，因此，对热处理行业进行深入剖析，关注并改善国内模具钢行业生存现状，解决如何确保质量的同时保障企业的生存利益问题已刻不容缓。

分页：