Traitement thermique et traitement de surface des matrices de travail à chaud

Les performances du moule seront affectées par la technologie de traitement thermique, car la ténacité de l'acier du moule peut être augmentée par traitement thermique, ce qui améliore considérablement la durée de vie du moule. Les conditions de travail des matrices de travail à chaud sont très dures et complexes, car elles doivent toutes être en contact direct avec la billette chauffée ou le métal liquide, et sont chauffées et refroidies à plusieurs reprises tout au long du processus. En même temps, il y a aussi l'effet de la charge de choc. Par conséquent, les exigences de performance de l'acier moulé à chaud sont extrêmement strictes, afin de répondre à l'utilisation de moules chauds. Nous pouvons améliorer les indicateurs de performance du moule grâce à la technologie de traitement thermique et de traitement de surface, favorisant ainsi l'amélioration de la durée de vie du moule.

Qu'est-ce que le traitement thermique ?

Le traitement thermique est un processus de traitement thermique des métaux. Il fait référence aux moyens de chauffage, de conservation de la chaleur et de refroidissement des matériaux à l'état solide pour obtenir la structure et les propriétés souhaitées.

Le traitement thermique des métaux est l'un des processus importants dans la fabrication de machines. Par rapport à d'autres processus, le traitement thermique ne modifie généralement pas la forme et la composition chimique globale de la pièce. Le traitement thermique consiste à conférer ou à améliorer les performances de la pièce en modifiant la microstructure à l'intérieur de la pièce ou en modifiant la composition chimique de la surface de la pièce. Le traitement thermique consiste à améliorer la qualité intrinsèque de la pièce, et ce changement n'est généralement pas visible à l'œil nu.

Acier à matricer pour travail à chaud

L'acier pour matrices de travail à chaud est utilisé pour fabriquer des moules qui déforment les métaux à l'état chauffé, y compris les matrices de forgeage à chaud, les matrices d'extrusion à chaud, les matrices de moulage sous pression , et matrices de forgeage à grande vitesse .

Conditions de travail et exigences de performance de l'acier de matrice pour travail à chaud

La matrice de travail à chaud supportera beaucoup de force d'impact lors du travail, la cavité de la matrice est en contact avec le métal à haute température, et elle sera chauffée et refroidie à plusieurs reprises, et ses conditions d'utilisation sont difficiles. Afin de répondre aux exigences d'utilisation de la matrice de travail à chaud, l'acier de matrice de travail à chaud doit avoir les caractéristiques suivantes :haute résistance à haute température et bonne ténacité. A une bonne résistance à l'usure et une stabilité thermique élevée. Possède une excellente résistance à la fatigue thermique et une trempabilité élevée. Il a une bonne conductivité thermique et de bonnes performances de processus de formage.

Traitement d'alliage

La fraction massique de carbone dans l'acier pour matrices de travail à chaud est généralement maintenue entre (0,3% ~ 0,6%) C pour obtenir la résistance, la dureté, la résistance à l'usure et la ténacité requises. Si la teneur en carbone est trop élevée, la ténacité et la conductivité thermique diminueront, et si la teneur en carbone est trop faible, la résistance, la dureté et la résistance à l'usure sont difficiles à garantir.

Le chrome améliore la trempabilité et la stabilité au revenu. La coexistence du nickel et du chrome peut non seulement améliorer la trempabilité, mais également améliorer les propriétés mécaniques globales. Le manganèse augmente la trempabilité et la résistance, mais réduit la ténacité. Le molybdène, le tungstène, le vanadium, etc. peuvent produire un durcissement secondaire, améliorer la dureté rouge, la stabilité au revenu, la résistance à la fatigue thermique et le raffinement du grain.

Processus de traitement thermique

Le processus de traitement thermique comprend généralement trois processus de chauffage, de conservation de la chaleur et de refroidissement, et parfois seulement deux processus de chauffage et de refroidissement. Ces processus sont connectés et ne peuvent pas être interrompus.

• Chauffage

Le chauffage est l'un des processus importants du traitement thermique et il existe de nombreuses méthodes de chauffage. L'utilisation la plus ancienne du charbon de bois et du charbon comme source de chaleur et l'application récente des combustibles liquides et gazeux. L'application de l'électricité rend le chauffage facile à contrôler et sans pollution de l'environnement.

Lorsque le métal est chauffé, du fait que la pièce est exposée à l'air, une oxydation et une décarburation se produisent souvent, ce qui n'est pas propice aux propriétés de surface des pièces après traitement thermique. Par conséquent, le métal doit être chauffé dans une atmosphère contrôlée ou une atmosphère protectrice, dans du sel fondu et sous vide, ou un chauffage protecteur avec des revêtements et des méthodes d'emballage. La température de chauffage est l'un des paramètres de processus importants du processus de traitement thermique, et la sélection et le contrôle de la température de chauffage sont les principaux problèmes pour assurer la qualité du traitement thermique.

• Conservation de la chaleur

La température de chauffage varie selon le but du traitement thermique et le matériau métallique à traiter, mais généralement, on chauffe au-dessus de la température de transition de phase pour obtenir une structure à haute température. Cependant, la transformation prend un certain temps, donc lorsque la surface de la pièce métallique atteint la température de chauffage requise, elle doit être maintenue à cette température pendant une certaine période de temps, afin que les températures internes et externes soient cohérentes et que le la microstructure est complètement transformée. Cette période de temps est appelée temps de conservation de la chaleur.

• Refroidissement

Le refroidissement est également une étape indispensable dans le processus de traitement thermique. La méthode de refroidissement varie selon les différents processus, contrôlant principalement la vitesse de refroidissement. Généralement, la vitesse de refroidissement du recuit est la plus lente, la vitesse de refroidissement de la normalisation est plus rapide et la vitesse de refroidissement de la trempe est la plus rapide. Mais il existe également des exigences différentes en raison des différentes nuances d'acier.

Technologie de traitement de surface de l'acier de matrice

Les techniques de renforcement de surface couramment utilisées sont le traitement thermique chimique, le renforcement de surface par faisceau à haute énergie et le dépôt physique ou chimique en phase vapeur.

Les traitements thermiques chimiques courants sont la carburation, la nitruration, la boruration, etc. Ces procédés de traitement de surface sont des procédés traditionnels, qui ont les caractéristiques d'un faible coût et d'une grande fiabilité par rapport à d'autres procédés, et il existe également de nombreuses options.

Les caractéristiques de la technologie de renforcement de surface de faisceau à haute énergie sont une vitesse de chauffage rapide, une faible déformation de la pièce, l'absence de milieu de refroidissement, une bonne contrôlabilité et un contrôle automatique facile à réaliser. Parmi les technologies de renforcement de surface de faisceau à haute énergie, la modification de surface par laser a le plus d'applications de recherche. À l'heure actuelle, la recherche sur le traitement de surface au laser utilise principalement les caractéristiques de bonne contrôlabilité de cette technologie et peu d'influence sur le substrat et combine d'autres technologies pour effectuer de nouvelles recherches de processus.

Le dépôt en phase vapeur est divisé en dépôt chimique en phase vapeur et dépôt physique en phase vapeur. Ces méthodes sont principalement utilisées pour former un revêtement céramique sur la surface du moule, mais le plus gros problème avec l'application du revêtement céramique est que la performance de dilatation thermique du revêtement céramique ne correspond pas à la matrice en acier du moule, ce qui entraînera la fissuration précoce du revêtement. Par conséquent, la nitruration au plasma avant le revêtement céramique est une méthode efficace pour améliorer la force de liaison entre le revêtement céramique et le substrat et a un effet significatif sur l'amélioration de la durée de vie de la matrice de travail à chaud. Cependant, divers revêtements céramiques, qu'ils soient monocouches ou multicouches ou combinés à une nitruration, entraînent inévitablement des différences de performances de dilatation thermique avec la matrice, ce qui affectera les performances de fatigue thermique du moule. Par conséquent, un système de revêtement composite est nécessaire. Le système de revêtement composite peut conférer à la surface du moule de moulage sous pression les fonctions d'anti-soudure, d'anti-perte de fusion, d'anti-oxydation et de résistance à l'usure. La principale caractéristique de ce système de revêtement est de réduire le transfert de chaleur vers le moule, de ralentir le changement de température du moule et d'améliorer la résistance à la fatigue thermique de l'acier du moule.

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