不同材料的熱處理

4機(jī)器零件用鋼的熱處理河北工業(yè)大學(xué)教授武建bgdwjj@126.com合金元素在鋼中的作用（1）合金元素的主要存在方式：F或碳化物固溶于鐵素體（奧氏體）；溶入滲碳體、形成合金滲碳體；(Fe,Cr)3C形成新的碳化物(Fe,Cr)7C3,(Fe,Cr)23C6夾雜物：活潑元素與O，N，S等形成化合物，如AlN,TiO2,MnS單質(zhì)：Cu，Pb較純的金屬相非碳化物形成元素主要存在于固溶體中，如Si,Al,Cu,Ni,Co只要含碳量足夠，強(qiáng)碳化物形成元素，主要以自己特殊的碳化物形式出現(xiàn)，如V,Zr,Nb,Ta其他碳化物形成元素介于二者之間，主要溶入滲碳體，部分溶入固溶體。當(dāng)含量較高時(shí)（除Mn外）也會(huì)形成自己的碳化物（2）影響相圖改變相圖及臨界點(diǎn)，S，E左移，4Cr13鋼，3Cr2W8V鋼都屬于過共析鋼

擴(kuò)大奧氏體區(qū)：C、N、Co、Ni、Mn、Cu縮小奧氏體區(qū)：Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al

（3）對(duì)基本相的影響影響各相的存在范圍（溫度，成分），相的穩(wěn)定性固溶強(qiáng)化增加碳化物數(shù)量提高碳化物的穩(wěn)定性，合金滲碳體和特殊碳化物的穩(wěn)定性均優(yōu)于普通滲碳體（4）對(duì)熱處理的影響合金元素可以影響碳擴(kuò)散、碳化物和奧氏體的穩(wěn)定性，從而影響奧氏體形成、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化碳化物形成元素W,Mo,Cr,V,Ti等降低奧氏體形成速度，Co，Ni提高速度阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大（Mn,P,B除外），尤其是強(qiáng)碳化物形成元素；溶入奧氏體的合金元素提高淬透性（Co除外）；降低Ms，Mf(Co、Al除外),A’碳化物形成元素含量較高時(shí)，還影響C曲線的形狀（2個(gè)C）多種元素同時(shí)加入影響更大溶入奧氏體的合金元素提高回火穩(wěn)定性，尤其是強(qiáng)碳化物形成元素。機(jī)器零件用鋼主要包括四類滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼軸承鋼此外，可以采用低合金高強(qiáng)度鋼、易切削鋼、非調(diào)質(zhì)鋼等。4.1滲碳鋼(1)工作條件及性能要求滲碳鋼主要用于制造表面承受強(qiáng)烈摩擦和磨損，同時(shí)承受交變載荷，特別是沖擊載荷的機(jī)器零件，如汽車、拖拉機(jī)中的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷等。這類零件都要求表面具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，心部要有較高的強(qiáng)度和足夠的韌性。(2)滲碳鋼的成分特點(diǎn)1)

低碳

在0.10~0.25%之間，以保證心部有足夠的塑性和韌性。2)

加入提高淬透性的合金元素，常加入Cr（≤2.0%）、Ni（≤4.5%）、Mn（≤2.0%）及微量的B（≤0.005%）等，以提高熱處理后心部的強(qiáng)度和韌性。3)

加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的輔加元素：Ti（≤0.10%）、V（≤2.0%）、W（≤1.20%）、Mo（≤0.60%）等形成碳化物，抑制晶粒長(zhǎng)大，提高滲碳層硬度(3)熱處理特點(diǎn)鍛造后正火滲碳后進(jìn)行:①一次(二次)淬火，或②直接淬火，③對(duì)重要零件,為減少A，可進(jìn)行冷處理；

最后進(jìn)行:低溫回火

(4)常用滲碳鋼及用途4.2調(diào)質(zhì)鋼(1)工作條件和性能要求調(diào)質(zhì)鋼一般指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。大多數(shù)調(diào)質(zhì)鋼屬于中碳鋼。調(diào)質(zhì)鋼具有高的強(qiáng)度和良好的塑性與韌性，常用于制造一些要求具有良好綜合力學(xué)性能的重要零件，如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如軸類件、齒輪、連桿、螺栓等。調(diào)質(zhì)鋼是結(jié)構(gòu)鋼中用量較大的鋼種。

(2)成分特點(diǎn)1)中碳

含碳量介于0.27-0.50%之間。碳量過低時(shí)不易淬硬，過高則韌性偏低。2)主加合金元素有Cr（<2%）、Ni（<4.5%）、Mn（<2%）、Si（<2%）、B（<0.005%）等，主要作用是提高鋼的淬透性。鋼中同時(shí)含有多種合金元素，對(duì)提高鋼的淬透性效果更好。3)輔加元素有Ti、V、W、Mo、Al等。Ti、V、W、Mo是強(qiáng)碳化物形成元素，能起到細(xì)化晶粒與提高回火穩(wěn)定性的作用；Mo、W等還能減輕第二類回火脆性；Al可以加快鋼的滲氮過程及提高滲氮層的硬度、耐磨性等性能。(3)熱處理特點(diǎn)預(yù)處理：正火或完全退火；淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì)；

表面熱處理①表面淬火;②化學(xué)熱處理(如氮化)(38CrMoAlA氮化鋼)(4)常用調(diào)質(zhì)鋼及用途4.3彈簧鋼(1)工作條件及性能要求由于彈簧及彈性元件通常是工作在沖擊、震動(dòng)及周期動(dòng)載荷下，利用其在外力作用下產(chǎn)生的彈性變形所儲(chǔ)存的能量來(lái)緩和機(jī)械上的沖擊和震動(dòng)，因此要求彈簧鋼必須有高的抗拉強(qiáng)度（b）、彈性極限（e）、高的屈強(qiáng)比（s/b）和高的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)還要求有較好的淬透性和低的脫碳敏感性，在冷熱狀態(tài)下容易卷繞成型。(2)成分特點(diǎn)中高C:0.45%～0.70%滿足彈簧鋼的機(jī)械性能要求Si,Mn，Cr為主要加入元素:提高淬透性、回火穩(wěn)定性和屈強(qiáng)比輔加元素是少量的W，Mo和V，減小脫碳和過熱敏感性，同時(shí)進(jìn)一步提高彈性極限和屈強(qiáng)比。(3)熱處理特點(diǎn)熱成形法制彈簧熱軋鋼絲鋼板→卷彎曲成型→淬火+中溫回火→噴丸冷成形法制彈簧鋼絲鋼板→淬火+中溫回火→冷卷彎曲成型→去應(yīng)力→噴丸冷變形強(qiáng)化鋼絲→冷卷彎曲成型→去應(yīng)力→噴丸(4)常用彈簧鋼及用途4.4滾動(dòng)軸承鋼(1)工作條件及性能要求承受周期性交變載荷，接觸應(yīng)力可高達(dá)數(shù)千MPa。軸承的滾動(dòng)體和套圈之間不僅存在著滾動(dòng)摩擦，而且也存在相對(duì)滑動(dòng)摩擦。因此，滾動(dòng)軸承一般都是因?yàn)槠谄茐幕蚰p而失效。另外，滾動(dòng)軸承一般工作在潤(rùn)滑油中，所以要具有一定的抗蝕能力。這些使用條件要求滾動(dòng)軸承鋼應(yīng)有高的接觸疲勞強(qiáng)度，高的硬度和耐磨性及足夠的韌性和淬透性。

(2)成分特點(diǎn)(1)高碳

含碳量約為0.95-1.10%，保證軸承鋼具有高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。(2)主加元素為鉻（0.4-1.65%）

Cr提高淬透性，耐磨性，特別是疲勞強(qiáng)度。(3)輔加元素為硅（0.4-0.65%）、錳（0.9-1.2%）、釩（0.1-0.3%）、鉬（0.2-0.6%）等。Si、Mn可進(jìn)一步提高淬透性而不降低韌性，如GCr15SiMn，便于制造大型軸承。Mo、V部分溶于奧氏體中形成碳化物，提高鋼的耐磨性并防止過熱。(3)熱處理特點(diǎn)一般軸承零件（如內(nèi)、外圈套）的加工工藝路線為：鍛軋、正火→球化退火→機(jī)械加工→淬火、低溫回火→磨加工→成品可見，軸承鋼的熱處理工藝主要包括預(yù)先熱處理的正火、球化退火、最終熱處理的淬火和低溫回火。(4)常用軸承鋼及用途滾動(dòng)軸承鋼可用于制造冷沖模具、機(jī)床絲桿、軋輥、精密量具及油泵油嘴精密偶件

4.5易切削鋼在鋼中添加少量S、Pb、Ca、P等元素，提高切削加工性，構(gòu)成易切削鋼。原理：切屑易斷，減摩作用減小切削力、減小刀具磨損、提高零件表面質(zhì)量牌號(hào)：前面冠以Y，如Y12Pb，Y15,Y40Mn,Y45Ca,T10Pb,Y40CrSCa等降低壓力加工性能、焊接性能、力學(xué)性能5鑄鐵的熱處理河北工業(yè)大學(xué)武建軍教授5.1鑄鐵概論鑄鐵是碳含量大于2.11%的鐵碳合金,往往還含有Si、Mn、P、S等。由于價(jià)格便宜、性能優(yōu)良，鑄鐵是工程上最常用的金屬材料,廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、冶金、礦山、石油化工、交通等部門。據(jù)統(tǒng)計(jì),若按重量百分比計(jì)算，農(nóng)業(yè)機(jī)械中鑄鐵件占40-60%；汽車拖拉機(jī)中約占50-70%；機(jī)床制造中約占60-90%。5.1.1石墨的形成過程鑄鐵中析出石墨的過程也稱作石墨化。

石墨來(lái)源：L、A析出或滲碳體分解鑄鐵的石墨形成過程分為以下三個(gè)階段。

第一階段石墨化（≥1154℃）從液體結(jié)晶形成石墨，勻晶轉(zhuǎn)變方式形成一次石墨和共晶反應(yīng)形成共晶石墨；第二階段石墨化（1154-738℃）由奧氏體析出二次石墨。第三階段石墨化(<=738℃)通過共析反應(yīng)析出共析石墨,其反應(yīng)式為:A→F+G共析

5.1.2影響石墨化的因素溫度高溫慢冷,碳以石墨的形式析出。冷速較快時(shí),更容易形成亞穩(wěn)相滲碳體?；瘜W(xué)成分促進(jìn)石墨化的元素C、Si、Al、Cu、Ni、Co等；

阻礙石墨化的元素Mg、Cr、W、Mo、V、Mn、S、Ce、

B等

5.1.3鑄鐵的分類按照第一、二兩階段石墨化進(jìn)行的程度,鑄鐵可以分為灰口鑄鐵、麻口鑄鐵和白口鑄鐵三大類。麻口鑄鐵和白口鑄鐵用作耐磨材料?；铱阼T鐵可作機(jī)器零件。按照石墨形態(tài)，灰口鑄鐵可以分為灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。

5.1.4灰口鑄鐵的特點(diǎn)切削加工性能優(yōu)異；鑄鐵的鑄造性能良好,石墨所產(chǎn)生的膨脹,減少了收縮和內(nèi)應(yīng)力；很好的耐磨性，石墨有良好的潤(rùn)滑作用并能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油。具有良好的減振性能；對(duì)缺口不敏感。石墨形態(tài)明顯影響力學(xué)性能5.1.5灰口鑄鐵固態(tài)相變特征鑄鐵是Fe-C-Si合金，共析轉(zhuǎn)變?cè)谳^寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)物可控易于形成G。除G外，基體可以是F,P,F+P,一般灰口鑄鐵=鋼的基體+G熱處理過程中主要改變基體,不會(huì)明顯改變G的形狀和分布特性.加熱溫度不同,A的含碳量也不相同,這與過共析鋼相似.5.2灰鑄鐵的熱處理與過共析鋼一樣,可以進(jìn)行退火、正火、淬火、回火，也可以進(jìn)行化學(xué)熱處理和表面淬火。比較常用的熱處理工藝有退火和表面淬火。5.2.1去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火：消除鑄件內(nèi)的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小變形。加熱速度60-120℃/h加熱溫度:與材質(zhì)有關(guān)普通灰鑄鐵500－550℃，超過時(shí)滲碳體會(huì)石墨化，球化，降低硬度強(qiáng)度低合金灰鑄鐵：550-570℃高合金灰鑄鐵：650℃保溫時(shí)間2－8h;冷卻速度20－40℃/h5.2.2石墨化退火使碳化物轉(zhuǎn)化為G,降低硬度,提高塑性韌性和切削加工性.低溫石墨化退火:650-700℃,1-4h,消除共析滲碳體.高溫石墨化退火:900-960℃,1-4h,空冷得到P基體,爐冷可得到F基體.5.2.3表面淬火可以使用感應(yīng)加熱設(shè)備、火焰加熱、電接觸、激光等加熱方式，加熱到900－1000℃，然后快冷。提高鑄件表面的硬度和耐磨性。如機(jī)床導(dǎo)軌、大模數(shù)齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸套等5.3球墨鑄鐵的熱處理由于石墨為球狀,對(duì)基體的割裂作用較小,因而凡是能夠改變基體的各種熱處理方法,對(duì)球墨鑄鐵都很有效.常用熱處理：退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。

5.3.1石墨化退火使碳化物轉(zhuǎn)化為G,降低硬度,提高塑性韌性和切削加工性.低溫石墨化退火:720-760℃,2-8h,消除共析滲碳體.高溫石墨化退火:900-960℃,1-4h,空冷得到P基體,爐冷可得到F基體.當(dāng)游離滲碳體>5%,特別是有碳化物形成元素時(shí)，應(yīng)選上限溫度。如存在較多磷共晶時(shí)，退火溫度在1000-1020℃5.3.2正火正火的目的在于得到珠光體基體(占基體75%以上)，并細(xì)化組織，提高強(qiáng)度和耐磨性。高溫完全奧氏體化正火：將零件加熱到880℃~920℃，保溫3h，然后空冷。風(fēng)冷、噴霧冷等可以提高珠光體的量，以保證鑄鐵的強(qiáng)度。

中溫部分奧氏體化正火：將零件加熱到800~860℃，保溫一定時(shí)間，使基體一部分轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，另一部分保留為鐵素體，空冷后得到珠光體和少量破碎鐵素體的基體，這樣不僅可以提高鑄鐵的強(qiáng)度，而且保證其具有較好的塑性。

5.3.3淬火與回火對(duì)于要求綜合力學(xué)性能較高的球墨鑄鐵連桿、曲軸等，可采用調(diào)質(zhì)處理。即加熱到860~900℃，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在油中淬火得到馬氏體，然后再經(jīng)550~600℃回火，空冷等溫淬火時(shí)，將零件加熱到奧氏體區(qū)（860~900℃），保溫一定時(shí)間后，在300℃左右的等溫鹽浴中冷卻并保溫，使基體在此溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w。

5.4可鍛鑄鐵可鍛化（石墨化〕退火；正火和回火；淬火回火；石墨化退火可以與正火、淬火結(jié)合起來(lái)，控制冷卻即可6有色金屬熱處理常用有色金屬有鋁、銅、鈦、鎂、鋅及其合金等都可以進(jìn)行擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火和去應(yīng)力退火部分合金可以進(jìn)行固溶時(shí)效。

有色合金的強(qiáng)化方法以鋁合金為例，1、固溶強(qiáng)化；如Cu,Mg,Zn,Si,Mn等加入可形成有限固溶體。2、時(shí)效強(qiáng)化：經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間室溫停留或加熱至100-200℃一定時(shí)間保溫后，在母相固溶體的一定晶面上出現(xiàn)一個(gè)原子層厚度的銅或其它原子的偏聚區(qū)，偏聚區(qū)邊緣發(fā)生晶格略變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，因而合金強(qiáng)度，硬度提高。

3、第二相強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化；4、冷變形強(qiáng)化。

6.1鋁合金的熱處理T1人工時(shí)效T2退火T4固溶處理（＋自然時(shí)效）T5固溶處理+不完全人工時(shí)效T6固溶處理+完全人工時(shí)效T7固溶處理+穩(wěn)定化回火T8固溶處理+軟化回火固溶處理（淬火）加熱溫度：溶解度線與共晶線之間加熱方式：低溫(<350°C)入爐，緩慢加熱，以防過熱與變形保溫時(shí)間：化合物溶解，鑄造合金時(shí)間較長(zhǎng)3-20h，變形合金較短；冷卻方式：一般在熱水中冷卻，防止變形開裂時(shí)效自然時(shí)效：可能時(shí)間較長(zhǎng)，幾天~完全人工時(shí)效：從獲得最大強(qiáng)化效果出發(fā)，制定時(shí)效工藝，一般150~190°C，4-12h不完全人工時(shí)效：較高的強(qiáng)度和塑性，時(shí)效時(shí)間較短穩(wěn)定化時(shí)效：以獲得良好的組織與性能穩(wěn)定性為主要目標(biāo)，時(shí)效溫度略高于工作溫度6.2銅合金的熱處理按照主加合金元素，分為黃銅：主加Zn，特殊黃銅、普通黃銅白銅：主加Ni青銅：主加Zn，Ni以外的元素按照成型方法，分為變形銅合金,如H96，HSn62-1鑄造銅合金：如ZCuZn38銅合金的熱處理有去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、均勻化退火，淬火時(shí)效等一些合金有同素異構(gòu)現(xiàn)象，如鋁青銅，可以進(jìn)行淬火、回火。6.3其它有色合金鈦合金的熱處理方式主要有完全退火、不完全退火、穩(wěn)定化退火、去氫退火、擴(kuò)散退火、固溶時(shí)效等對(duì)于完全退火難以獲得滿意效果的合金，如TC1~TC6系列合金，可以采用等溫退火。鎂合金的熱處理與鈦合金相似。7工模具熱處理刃具鋼模具鋼量具鋼

7.1刃具鋼及其熱處理（1）刃具的主要失效形式是刃部的磨損、折斷或崩刃及刃部軟化等。刃具鋼應(yīng)具備高硬度(>60HRC)、高耐磨性、較高的熱硬性和足夠的強(qiáng)度和韌性。為了提高刀具的使用壽命，一方面可以采用各種強(qiáng)韌化熱處理工藝，另一方面可以采用各種化學(xué)熱處理方法，如蒸汽處理、CN

、SN、ONC、OCSN、稀土五元共滲、PVD等(2)成分及熱處理特點(diǎn)1）成分特點(diǎn)高碳；硬度、耐磨性合金元素提高淬透性、回火穩(wěn)定性（紅硬性）；2）熱處理特點(diǎn)球化退火(＋切削加工＋)淬火＋低溫回火合金元素含量較高時(shí)，需增加回火次數(shù)。(3)常用刃具材料根據(jù)形狀復(fù)雜程度、截面尺寸、工作條件可以選用高碳鋼T10,T12等；低合金鋼9CrSi,9Mn2V,CrWMn等；高速鋼W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2等硬質(zhì)合金或陶瓷高速鋼中含有較多的合金元素，淬火時(shí)需高溫加熱，提高紅硬性；高速鋼回火時(shí)，需要多次回火碳素刃具鋼牌號(hào)：T7～T12A鋼熱處理：球化退火＋淬火（AC1以上）+低溫回火(160℃)組織及性能：M’＋粒狀碳化物＋A’硬度為HRC>60用途：木工工具、板銼、刨刀等形狀簡(jiǎn)單、低負(fù)荷工具低合金鋼

1．成分:9CrSi、9Mn2V、CrWMn等鋼。

Cr、Mn、Si提高淬透性；W、Cr細(xì)

化晶粒。

2．熱處理：球化退火＋淬火+低溫回火

3．組織及性能：M’＋合金粒狀碳化物＋A’

硬度為HRC≥604.用途：絲錐、板牙、鉆頭等形狀較復(fù)雜工具高速鋼

1．成分特點(diǎn)：C％=0.7％～1.65％，

M總≥10％

2．合金元素作用：

Cr：提高淬透性(固溶態(tài))、Cr7C3

加熱到980℃時(shí)全部溶入A中。

W、Mo、V：提高紅硬性（固溶態(tài)）、W2C、V2C、VC等1100℃開始溶解。

高速鋼的熱處理特點(diǎn)鑄態(tài)組織中碳化物很多，需要反復(fù)鍛造；預(yù)先熱處理：球化退火、調(diào)質(zhì)高速鋼淬火時(shí)需高溫加熱，提高紅硬性；高速鋼回火時(shí)，需要多次回火可進(jìn)行多種化學(xué)熱處理。如OCSNB共滲后，性能優(yōu)異（表2.7.5)高速鋼的預(yù)先熱處理（207）預(yù)先熱處理一般為球化退火，可以采用普通球化、等溫球化和循環(huán)球化工藝循環(huán)球化一方面可以縮短加熱時(shí)間，提高效率，節(jié)約能源；而且可以細(xì)化組織（奧氏體和碳化物），提高淬火后高速鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性；可以消除過熱組織，并減小熱處理變形W18Cr4V鋼TTT曲線

W18Cr4V高速鋼熱處理工藝路線高速鋼的工藝路線：鍛造球化退火）（打碎碳化物）（球狀P利機(jī)加工）預(yù)熱（兩次）淬火（減小熱應(yīng)力）

（1280℃分級(jí)淬火）防止變形與開裂提高硬度和韌性回火550~570℃三次（提高強(qiáng)度、硬度和塑性）高速鋼在常規(guī)二次硬化溫度回火以前，增加一次320~380℃低溫回火，可以提高強(qiáng)度和韌性。因?yàn)樵?20~380℃回火時(shí)，一方面析出一些、M3C碳化物，使MC、M2C型碳化物在二次硬化溫度更加均勻、充分析出外，另外部分殘余奧氏體生成下貝氏體回火前進(jìn)行深冷處理如何？7.2量具熱處理量具主要要求高硬度（>56HRC）和高耐磨性；高的組織和尺寸穩(wěn)定性。量具沒有專用鋼，復(fù)雜形狀的量具應(yīng)采用淬火變形較小的鋼，如CrWMn；要求耐蝕性較高的可以采用4Cr13不銹鋼熱處理工藝與一般高碳鋼相似，為了保持高的組織和尺寸穩(wěn)定性，可以進(jìn)行深冷處理和穩(wěn)定化處理（低溫長(zhǎng)時(shí)間加熱長(zhǎng)時(shí)間低溫回火）。量具類別鋼號(hào)簡(jiǎn)單平板樣板與卡規(guī)及大型量具15、20、20Cr、50、55、60、65、65Mn低精度塞規(guī)、塊規(guī)、卡尺等T10A、T12A、高精度量規(guī)、塊規(guī)、形狀復(fù)雜的樣板CrMn、CrWMn、Cr2、GCr15抗蝕量具4Cr13、9Cr187.3.1冷作模具熱處理金屬在拉延、沖壓、冷鐓、冷擠壓成型時(shí)，冷作模具工作溫度不超過200-300℃,模具承受高壓力或沖擊力，有強(qiáng)烈的摩擦，損壞形式主要是磨損，也常出現(xiàn)斷裂和變形等。含碳量多在1.0%以上，有時(shí)高達(dá)2.0%以上，一方面與合金元素形成碳化物，另一方面獲得高碳馬氏體，以保證鋼的高硬度和高耐磨性。加入Cr、Mo、W、V等合金元素,

形成難熔碳化物，提高耐磨性，Cr還顯著提高鋼的淬透性。熱處理特點(diǎn)冷作模具鋼的預(yù)先熱處理是球化退火，最終熱處理一般是淬火、低溫回火。對(duì)于二次硬化的高碳高鉻鋼（如Cr12型鋼），有時(shí)需高溫回火，以產(chǎn)生二次硬化，適用于在400-450℃溫度下受強(qiáng)烈磨損的模具。

常用鋼號(hào)T7A,T8A9Cr2,9Mn2V,GCr15,9SiCr,CrWMnCr12,Cr12MoV,Cr4W2MoV,Cr5Mo1V(美A2)新鋼種7Cr7Mo2V2SiW18Cr4V,W6Mo5Cr4V2Cr5Mo1V（美A2）是值得推廣的空冷淬硬冷作模具鋼，是國(guó)際上通用的鋼種。φ100mm以下可空冷淬硬，適用于形狀復(fù)雜、要求熱處理變形小又需要好的耐磨性和良好韌度的冷作模具，如下料模、成形模、沖頭、剪刀片等。7.3.2熱作模具熱處理使熱或液態(tài)金屬獲得所需形狀根據(jù)工作條件熱作模具鋼可分為三大類：熱錘鍛模具鋼，熱擠壓、熱鐓鍛及精鍛模具鋼和壓鑄模用鋼。模具是在反復(fù)受熱和冷卻條件下工作.模具受熱時(shí)間越長(zhǎng)，受熱程度就越嚴(yán)重.許多模具還受到較大沖擊力。工作條件苛刻7.3.2熱作模具熱處理工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600℃以上。在工作中,熱作模具承受較大的沖擊載荷和塑變摩擦，強(qiáng)烈的冷熱循環(huán)所引起的不均勻熱應(yīng)力以及高溫氧化，使模具常出現(xiàn)龜裂、塌陷、磨損等失效現(xiàn)象。熱作模具鋼要求高的熱硬性和高溫耐磨性，高的抗氧化能力、高的熱強(qiáng)性和足夠的韌性。由于熱作模具的體積比較大，還要求有較高的淬透性和導(dǎo)熱性。

熱作模具成分特點(diǎn)1)中碳

含碳量一般為0.3-0.6%，在保證鋼具有高硬度（35-52HRC）、高強(qiáng)度的同時(shí)還有高韌性、高的熱疲勞抗力。2)加入較多的提高淬透性的元素Cr、Ni、Mn、Si等元素，Cr是提高淬透性的主要元素，同時(shí)和Ni提高回火穩(wěn)定性。Ni還增加鋼的韌性，并可與Cr、Mo一起提高鋼的耐熱疲勞性能。3)加入產(chǎn)生二次硬化的Mo、W、V等元素，Mo還能防止第二類回火脆性，提高高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性。熱處理特點(diǎn)熱作模具鋼的預(yù)先熱處理一般是完全退火或球化退火。最終熱處理根據(jù)其用途有所不同?；鼗饻囟雀鶕?jù)模具的工作條件及性能要求而定，

熱鍛模一般為淬火后模面中溫回火、模尾高溫回火；壓鑄模是淬火后在略高于二次硬化峰值的溫度下多次回火，以保證熱硬性。熱錘鍛模鋼

服役條件性能要求1）反復(fù)冷、熱→龜裂、熱疲勞

↑熱疲勞抗力→↑A1，↓硬度是有利的；2）表層溫度~500℃,沖擊力大↑熱強(qiáng)性\韌度→高溫回火；→消除回脆,整體性能好；3）強(qiáng)烈摩擦磨損↑模具高溫耐磨性4）模具尺寸比較大淬透性好，導(dǎo)熱性好使用最廣泛的是5CrNiMo和5CrMnMo鋼。鍛模模面：大中型模36~42HRC，較高；鍛模模尾：大中型模30~35HRC，較低。注意保護(hù)模面和模尾，以避免脫碳。450℃左右預(yù)熱，升溫速度要慢,<50℃/h；預(yù)冷到780℃左右，循環(huán)油冷，冷至150~200℃取出；淬火后必須立即回火，絕對(duì)不允許冷至室溫。5CrMnMo復(fù)合滲B-N復(fù)合滲，降低了滲層的脆性，提高了強(qiáng)度、塑性和韌性（222）然后900℃淬火，回火，與常規(guī)處理相比，壽命提高4～6倍。熱擠壓模鋼和熱錘鍛模相比，熱擠壓模在工作時(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間與被變形加工的金屬接觸，其受熱的溫度往往更高。熱擠壓模還承受很大的應(yīng)力和摩擦力。模具的尺寸一般都不大（比錘鍛模要?。┮笥懈叩臒岱€(wěn)定性、較高的高溫強(qiáng)度、耐熱疲勞性和高的耐磨性。有鉻系、鎢系和鉬系熱模具鋼三類。鉻系：

4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2SiV等常用。淬透性較高，較高的強(qiáng)度和韌度，抗氧化性較好。常用于制造尺寸不大的熱鍛模、鋼及銅的熱擠壓模、鋁及銅合金的壓鑄模等。

3Cr2W8V鋼使用最多，具有高的熱穩(wěn)定性、耐磨性，但韌度和抗熱疲勞性較差。國(guó)外已基本停止，以H13代之。鎢系：壓鑄模鋼

壓力鑄造是在高的壓力下，使液態(tài)金屬擠滿型腔成型。在工作中模具反復(fù)與熾熱金屬接觸.

要求壓鑄模具鋼有高的耐熱疲勞性、較高的導(dǎo)熱性、良好的耐磨性及耐蝕性和一定的高溫強(qiáng)度等鋁合金壓鑄模

壓鑄模具鋼的選擇首先要根據(jù)澆注金屬的溫度和澆注金屬的種類來(lái)決定。

鋅合金、鋁合金、鎂合金是低熔點(diǎn)的金屬合金，可以選擇30CrMnSi、40Cr、5CrMnMo等低合金鋼來(lái)制造壓鑄模具。如壓鑄鋅合金的模具可采用5CrMnMo鋼，也可使用40Cr調(diào)質(zhì)鋼.

壓鑄鋁、鎂合金的模具目前常選用3Cr2W8V、H13和4Cr5MoSiV1鋼

銅合金和黑色金屬的熔點(diǎn)比較高采用難熔金屬為基的合金，如鉬基合金、鎢基合金等壓鑄模熱處理3Cr2W8V采用高溫調(diào)質(zhì)，然后較低溫度加熱、等溫淬火，可以提高壓鑄模壽命2～3倍。然后，再經(jīng)過氣體氮碳共滲，耐磨性是淬火回火狀態(tài)的6.46倍。（226）8表面處理表面處理方法很多，如發(fā)藍(lán)磷化熱噴涂電鍍熱浸鍍高能粒子處理氣相沉積噴丸和滾壓8.1鋼鐵氧化在一定介質(zhì)中處理，使金屬表面生成致密的氧化物覆蓋層。包括蒸氣發(fā)藍(lán)、堿性發(fā)藍(lán)和酸性氧化等。堿性發(fā)藍(lán):在NaOH、NaNO2溶液中,一段時(shí)間后金屬表面形成0.5~1.5m厚的藍(lán)色氧化膜。常用蒸氣發(fā)藍(lán)：加熱時(shí)，通水蒸汽。酸性氧化：酸性介質(zhì)中形成氧化膜。堿性發(fā)藍(lán)工藝流程：準(zhǔn)備、去油、酸洗、發(fā)藍(lán)、皂化、浸油、檢驗(yàn)堿洗去油；酸洗除銹發(fā)藍(lán)：堿液中煮30～60min.然后熱水洗皂化：將氧化鐵膜內(nèi)的Fe轉(zhuǎn)化為硬脂酸鐵（不吸水），呈鈍化狀態(tài)，提高抗腐蝕能力。浸油：皂化后的工件在105～115℃熱油中浸泡1-3min.蒸發(fā)去水，形成油膜，使工件增加光澤、美觀，提高耐蝕能力。8.2鋼