3.工模具热处理质量检验

热处理质量检验应按国家标准、行业标准、企业标准规定的方法对工艺文件和有关技术标准规定的项目进行工序间检验和最终的成品检验，并监督工艺纪律执行情况，防止废品和不良品产生。

对批量生产的工件，必须在首件或首批工件检验合格后才可继续生产。检验的项目和检验方法应按图样、工艺文件和技术标准的规定执行，对于没有明确规定的可按相关标准进行检测。

热处理检验通则包括硬度、金相组织、变形、外观、材料化学成分、力学性能和表面强化共7个方面的内容。

1）硬度检验。按JB/T 6050—2006进行。硬度检验，先测试一点不计，后在不同部位测试三点，取算术平均数为其硬度值。

2）金相组织检验。硬度是表面现象，金相组织才是本质的东西。对工模具热处理来说，金相组织相当重要。淬火后、回火后都要检验金相组织。硬度合格，金相组织不合格，工具质量不会好。

3）变形检验。薄板类零件在专用平板上用塞尺检验零件的平面度；轴类零件用顶尖支撑两端或用V形铁支撑两端，用百分表测其径向圆跳动，细小的轴类工具可在平台上用塞尺检验弯曲度；套筒、圆环类工件用百分表、游标卡尺、塞规、内径百分表及螺纹量规检验；特殊工具（如测量齿轮、盘形插齿刀等）的变形检验，必须由相关单位配合检验；成批生产的工具，应设计专用检具检验工件的变形。

4）外观检验。工具热处理后用肉眼或低倍的放大镜观察其表面有无裂纹、烧伤、碰伤、麻点、锈蚀等缺陷。重要零件、容易产生裂纹的零件，应进行裂纹检验，将零件浸油后喷砂，观察有无油渗。对于大型复杂刀具，如拉刀、滚刀，必须逐件检验裂纹。

5）材料化学成分检验。对于工模具的材料，如果在现场发现异常，往往先进行火花鉴别，再进行光谱分析。

6）力学性能检验。不少工具如夹具等，有力学性能方面的要求，应根据图样技术要求抽验随炉试样。

7）表面强化检验。高速钢刀具加工成品后，有些还要进行表面强化，如氧氮共渗、氮化钛涂层等，则应按相应标准规定项目检验。

（1）刀具热处理质量检验 刀具最终热处理通常包括淬火和回火，以及冷处理和化学热处理。对冷处理和化学热处理则应按相应的标准要求去检验。对进行淬火和回火的刀具，应按下列项目进行检验。

1）热处理前检验 刀具淬火前应检查是否符合工艺路线及工艺要求；有无变形、碰伤等缺陷，有无裂纹等缺陷；钢材是否符合规定要求。

2）热处理后检验如下：

①外观检验。外观检验包括回火后检验和表面处理后（喷砂、发蓝和化学处理）检验两部分。淬火回火后均应用肉眼或低倍放大镜观察表面有无裂纹、烧伤、碰损、麻点、腐蚀、锈斑或烧熔等缺陷。怀疑有裂纹时，可用磁粉、着色、荧光和超声波检测等方法检验，或浸油后喷砂直接观察。由于刀具大部分采用盐浴淬火，表面极易沾附盐类和氧化剂，特别在螺纹、沟槽、内孔等处更不容易去除。因此，清理后必须仔细检查刀具整个表面残盐和脱氧剂残渣是否洗净，以防止引起锈蚀。对于易开裂和经冷处理的刀具应检验裂纹。

喷砂处理后工件的表面应呈均匀的银灰色，不得有明显的花斑、点状腐蚀、锈斑、残砂、氧化皮、残盐和其他污物，并需要经防锈处理。

发蓝处理后，碳钢和低合金钢的表面呈黑色或蓝黑色；合金钢为深棕色或浅蓝色；含硅量较高的钢为红棕色；高速钢为黑褐色。氧化层要求色泽均匀一致，无明显的花斑或锈迹存在。

允许的缺陷：轻微的水印和夹具印；处理前同一工件表面粗糙度不同，处理后色泽允许存在微小差别；摩擦焊点和矫直部分，以及局部淬火的硬化过渡区，允许膜层有点差异；不同材料焊接，允许膜层色泽稍有差别。

不允许的缺陷：膜层划伤或局部无膜、红色或黑色的斑点、不易擦除的挂粉及残留碱液。

将经过发蓝处理、蒸汽处理、氧氮共渗、TiN涂层、镍磷镀层等表面处理的刀具，浸入10%（质量分数）CuSO ₄ 水溶液，在规定的时间表面不露铜即为合格。

②变形检验。热处理变形的刀具，可以通过矫直来达到技术要求，但矫直后应进行去应力退火，使矫直后的变形符合工艺要求，一般其变形量应不大于留磨量的1/2。

③硬度检验。在刀具质量检验诸项中，唯有硬度是数字化指标。如高速钢刀具，通用高速钢硬度要求为63～66HRC。但大多数工具厂都将硬度提高至65HRC，因为人们在总结几十年的创优、创品牌活动中，认为65HRC以下的硬度无市场竞争力，根据笔者长期工作的实践，认为通用高速钢刀具将硬度控制在65～66HRC、高性能高速钢刀具将硬度控制在66～67HRC比较符合客观情况。部优、省优、国家品牌钻头，大于 ϕ 6mm者硬度均在66HRC以上。

刀具硬度检验包括回火后的硬度（刃部和柄部）、热硬性，以及化学热处理后的硬度。

刀具回火后的硬度应按工艺文件规定检验，通用高速钢刃部的硬度为63～66HRC，柄部硬度为30～50HRC；接柄刀具柄部硬度为30～45HRC。高速钢刀具一般在第二次回火后初步检验硬度，视示值情况做出第三次回火是否要提高温度的决定。一般情况下，每超出1HRC，则要提高回火温度13～15℃。

形状复杂的刀具或大型工具，可以进行端面检测，也可用锉刀检测，也可以用里氏硬度计检测；焊接刀具应在图样规定的部位检测，不可以在硬化过渡区测量。如果在圆柱上测量有把握，就没有必要做破坏性检验，但大部分工具厂还是将平磨后检测的硬度值作为刀具最终硬度示值。

刀具的热硬性测定很有必要，不少工具厂不检查，事实上应该重视起来。热硬性是高速钢刀具特有性能，它代表刀具抗高温软化的能力。通用高速钢600℃时硬度应≥60HRC。例如，生产加工60钢调质件（26HRC）机用丝锥，600℃时硬度≥61HRC的丝锥应用起来较好，这说明丝锥在特殊情况还是要求具有一定热硬性的。高性能高速钢625℃时硬度应≥60HRC。

④金相检验。工具热处理最重要的环节是金相检验，刀具寿命不高大多是由于金相检验把关不严所致。

碳素工具钢刀具淬火的马氏体级别，按JB/T 9986—2013《工具热处理金相检验》规定，共分6级，其合格级别见表1-3。

合金工具钢刀具的淬火马氏体也分6级，其合格级别见表1-4。

高速钢刀具淬火后，应按JB/T 9986—2013《工具热处理金相检验》规定，检验淬火晶粒度、回火程度、过热程度。淬火晶粒度级等分为12、11、10.5、10、9.5、9、8.5、8共8个级别，以12级晶粒为最小，8级为最大。往往把淬火晶粒度作为高速钢淬火温度适当与否的重要条件，不同刀具对晶粒度的要求是不同的。

回火程度是以基体接受浸蚀的能力来衡量，正常回火后基体组织为黑褐色，分布着星星点点的碳化物。回火程度分为3个等级，1级回火充分，2级一般（合格），3级不充分（不合格）。

过热程度一般是以碳化物的形状变化和析出程度来表示，过热程度分为1、2、3、4、5级，以1级过热程度为最轻，5级过热程度最严重。

高速钢刀具热处理金相检验合格标准见表1-5。

对淬火马氏体级别、过热程度的检查，应在刀具的切削刃口部位上进行。淬火晶粒度、回火程度的检查，应尽可能靠近切削刃口。

（2）量具热处理质量检验 量具热处理质量检验包括淬火前和淬火回火后两大部分。不少生产单位对淬火前并不检验，结果出了不少不该发生的质量事故。淬火前主要查4项内容：材料是否符合图样资料规定，是否符合技术资料规定的工艺路线及工艺要求；工件有无翘曲变形；工作表面有无缺陷，如锈蚀、裂纹、碰伤；留磨量是否合理。

淬火回火后的质量检验如下：

①外观检验。用肉眼或低倍放大镜观察表面有无麻点、锈斑、烧蚀、裂纹等。

②变形检查。检查工件尺寸的胀缩及翘曲，必须保证应有的磨量，对变形超差的量具，一般不宜采用冷矫直，尽量采用热矫直，热矫直无效则返工重新热处理。

③硬度检验。量具最终热处理后，应检验其硬度。一般常用量具的硬度见表1-6。

为了提高量具使用寿命，在保证尺寸稳定性的前提下，适当提高硬度要求。量具主要零件的硬度见表1-7。

④金相检验。一般情况下不进行金相检验，必要时可参照表1-8。

（3）夹具热处理质量检验 夹具热处理质量检验主要有外观检验、变形检验、硬度检验三项，金相检验一般不做要求，如果要检验，参照同钢种制作刀具的金相检验要求。

1）外观检验。用肉眼观察夹具表面有无裂纹、锈斑、烧蚀、盐渍或其他污物等。

2）变形检验。检查工件尺寸的胀缩及翘曲，必须保证应有的磨量，对变形超差的零件应及时采取相应措施矫直。变形超差无法矫直时应采取快速退火或正火，矫直后重新淬火回火，再矫直。

3）硬度检验。夹具的硬度检验比量具要难得多，也比较难测准，这需要制作一些测量硬度的辅助支架或夹具等。

（4）模具热处理质量检验 模具热处理质量检验应按国家标准、行业标准或企业内控标准规定的程序，对工艺文件或技术标准中规定的项目进行严格的检查，并监督工艺纪律的执行情况，防止和减少废品与返工件的产生。

对批量生产的模具，必须在首件或首批检验合格后才可继续生产。检验的项目和检验的方法，应按图样、工艺卡片和技术标准的规定执行。对于没有明确规定的，可按相应的国家标准或客户要求进行检测。模具热处理后的检验主要有四个方面：外观、变形、硬度、金相。

1）热作模具热处理质量检验如下：

①外观检验。模具任何部位不得有肉眼可见的裂纹，关键部位应用5～10倍的放大镜细看。模具表面不应有明显的磕碰伤痕。

②变形检验。用刀口形直尺或平尺观测模面的平面度，并用塞尺测量，一般规定变形量应小于留磨量的1/3～1/2。

③硬度检验。首先将待测部位磨光或抛光，一般用洛氏硬度计检测3～4点。根据情况，也可用维氏硬度计、肖氏硬度计、里氏硬度计检查。如果硬度值超高，应多检测几点，尽可能准确。根据硬度值，做出是否要提高回火温度的决定。如果硬度偏低，应在原位置继续打磨，继续检测。如果硬度还低，再用手提小砂轮做钢号火花鉴别，一定找出致使硬度达不到工艺要求的真正原因。

④金相检验。热作模具的金相检验，可按JB/T 8420—2008《热作模具钢显微组织评级》执行。常用热作模具钢的显微组织特征和马氏体最大长度见表1-9。

另外，有些热作模具钢还要进行蒸汽处理、氧氮共渗、TiN涂层、渗硼、氮碳共渗等表面强化处理，则应按相关技术标准验收，重点检测渗层厚度、表面硬度和金相组织三大项。

2）冷作模具热处理质量检验如下：

①外观检验。模具表面不允许有磕碰、划伤、烧毁及严重的氧化脱碳、腐蚀麻点及锈蚀现象，肉眼观察不得有裂纹，表面必须光洁，孔眼特别是不通孔内不得堵泥和盐渍，拴绑的钢丝等附着物必须解除。

②变形检验。模具热处理后变形量不得超过留磨量的1/3～1/2。模具热处理后允许变形量见表1-10。

③硬度检查。模具热处理后应全部进行硬度检查。批量大者，不便用仪器检测，也可应用标准锉刀检查。

冲裁模在离刃口5mm内，硬度必须达到要求，不得有软点。冷镦、冷挤、弯曲及拉深类的模具，主要受力工作面必须达到技术要求。碳素工具钢小凸模尾部固定部分硬度应控制在30～40HRC，其余部位硬度达到图样要求。

④金相检查。冷作模具钢退火后的金相组织要求见表1-11。

Cr12型钢大块碳化物按JB/T 7713—2007评级。W18Cr4V等高速钢中大块碳化物按GB/T 9943—2008评级，淬火回火金相按企业内控标准评级。模具钢淬火后马氏体级别参考表1-12评定。模具表面渗氮、渗硼及渗其他金属按各相关标准评级。高碳合金钢制冷作模具显微组织检验可参照JB/T 7713—2007评定。

（5）其他工具热处理质量检验 其他工具包括五金工具、木工工具、农机具、园林工具及手工工具等，这些工具都有相应的国家标准或行业标准，应按技术要求，对其进行外观、变形、硬度、金相等项目的检验，有的工具还要做力学性能方面的试验。有些企业的内控标准比国家标准、行业标准要严得多，有些工具还要做切削试验或寿命试验。 cUECAhnYjrvK3AvOr/Od9dbBAQ6L4A6Qks12LhVOjtFLx/WNp29DViC9nCXuRH6z