模具材料與熱處理 課件 項(xiàng)目4 模具材料和模具零件熱處理

項(xiàng)目四模具材料和模具零件熱處理項(xiàng)目?jī)?nèi)容模具材料和模具零件熱處理學(xué)習(xí)目標(biāo)了解模具材料和模具零件熱處理主要知識(shí)點(diǎn)鋼的熱處理基礎(chǔ)模具鋼熱處理（正火、退火、淬火與回火）冷作模具鋼的合金化與熱處理特點(diǎn)熱作模具鋼的熱處理塑料模具鋼的熱處理4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

在熱處理工藝中，鋼的加熱是為了獲得奧氏體。奧氏體雖然是鋼在高溫狀態(tài)時(shí)的組織，但它的晶粒大小、成分及其均勻程度，對(duì)鋼冷卻后的組織和性能有重要影響。了解鋼在加熱時(shí)組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，是對(duì)鋼進(jìn)行正確熱處理的先決條件。

為了保證熱處理能夠達(dá)到預(yù)期的目的，應(yīng)該了解和掌握鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成和晶粒長(zhǎng)大的規(guī)律，并運(yùn)用這些規(guī)律控制熱處理加熱工藝。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1.鐵碳合金相圖表4-1Fe-Fe3C合金相圖中的特性點(diǎn)表4-2鐵碳合金相圖中的特性線

表4-3鐵碳合金相圖中各相的特性

表4-4鐵碳合金相圖中熱處理常用的臨界溫度符號(hào)及說(shuō)明4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1）鋼的奧氏體化：將鋼加熱到Ac3或Ac1點(diǎn)以上時(shí)，鋼中的珠光體將向奧氏體轉(zhuǎn)變。圖4-2共析鋼中奧氏體形成過(guò)程示意圖4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1）鋼的奧氏體化：第一階段，奧氏體晶核的形成。奧氏體晶核最容易在鐵素體與滲碳體的相界面處優(yōu)先形成。第二階段，奧氏體晶核的長(zhǎng)大。奧氏體晶核形成之后，與奧氏體相鄰的鐵素體中的鐵原子通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)移到奧氏體晶核上來(lái)，使奧氏體晶核長(zhǎng)大，同時(shí)與奧氏體相鄰的滲碳體通過(guò)分解，不斷溶入生成的奧氏體中，使奧氏體逐漸長(zhǎng)大。第三階段，殘留滲碳體的溶解。由于滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)和碳含量都與奧氏體相差很大，故滲碳體的溶解必然落后于鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變。第四階段，奧氏體成分均勻化。當(dāng)殘留滲碳體全部溶解時(shí)，實(shí)際上奧氏體的成分還是不均勻的，在原來(lái)的滲碳體處碳含量較高，在原來(lái)的鐵素體處碳含量較低。只有繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，通過(guò)碳原子進(jìn)一步擴(kuò)散，才能得到成分均勻的奧氏體組織。

4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

2）奧氏體晶粒的長(zhǎng)大

當(dāng)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛完成時(shí)，所得到的奧氏體晶粒還是比較細(xì)小的，這是由于珠光體內(nèi)的鐵素體和滲碳體的相界面很多，有利于形成數(shù)目眾多的奧氏體晶核。但是隨著加熱溫度的升高，保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，奧氏體晶粒會(huì)自發(fā)長(zhǎng)大，它是通過(guò)晶粒之間的相互吞并來(lái)完成的。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒就長(zhǎng)得越大。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

3）影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素（1）鋼成分的影響：當(dāng)加熱溫度相同時(shí)，碳含量越低，則奧氏體晶粒越細(xì)小；相反，碳含量越高，越增加碳原子和鐵原子的擴(kuò)散速度，促使奧氏體晶粒長(zhǎng)大。但當(dāng)碳含量超過(guò)在奧氏體中的溶解度時(shí)，析出的碳化物或滲碳體會(huì)阻礙晶界的推移，又重新使奧氏體晶粒細(xì)化。

（2）加熱溫度和保溫時(shí)間的影響：加熱溫度越高，晶粒長(zhǎng)大速度越快，奧氏體晶粒越粗大；反之，加熱溫度越低，晶粒越細(xì)小。在一定加熱溫度下，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒不斷長(zhǎng)大，但長(zhǎng)到一定尺寸后便幾乎不再長(zhǎng)大。（3）加熱速度的影響：在加熱溫度相同時(shí)，加熱速度越快則過(guò)熱度越大（即奧氏體化的實(shí)際溫度越高），形核率越高，奧氏體的起始晶粒度越??；另外，加熱速度越快則加熱時(shí)間越短，晶核來(lái)不及長(zhǎng)大。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變3.鋼的加熱缺陷1）過(guò)熱：當(dāng)鋼的加熱溫度過(guò)高，或在高溫下保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，奧氏體晶粒顯著粗化的現(xiàn)象叫做過(guò)熱。過(guò)熱后的鋼冷卻后強(qiáng)度、塑性，尤其是沖擊韌性明顯降低，而且容易出現(xiàn)變形與裂紋。2）氧化、脫碳：氧化就是工件表面形成氧化皮，由于氧化皮的形成，將造成鋼的燒損，使工件的尺寸減小，表面粗糙，還會(huì)嚴(yán)重的影響淬火時(shí)的冷卻速度，造成軟點(diǎn)或硬度不足，影響模具質(zhì)量。溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，氧化越嚴(yán)重。脫碳，是指鋼表層被燒損，使表層碳含量降低，甚至形成大量鐵素體組織。鋼的加熱溫度越高，鋼中碳含量越高（特別是含有高含量的硅、鑰及鋁等元素時(shí)），越容易脫碳。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變3.鋼的加熱缺陷3）過(guò)燒：鋼的加熱溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了正常的加熱溫度，接近固相線的溫度，奧氏體的晶界發(fā)生氧化，甚至局部熔化，這種現(xiàn)象叫做過(guò)燒。鋼的過(guò)燒組織，晶粒極為粗大，有嚴(yán)重的穩(wěn)氏體組織，在晶上出現(xiàn)氧化物網(wǎng)絡(luò)。過(guò)燒后的鋼件性能急劇降低，通常是無(wú)法挽救的，只能報(bào)廢。4）加熱不足：這種缺陷表現(xiàn)為淬火后硬度不足，在金相組織中存在著未溶鐵素體，以及出現(xiàn)托氏體或索氏體，甚至出現(xiàn)未轉(zhuǎn)變的珠光體區(qū)。對(duì)于高合金鋼，則表現(xiàn)為合金碳化物未能充分溶解。主要是由于加熱溫度偏低或加熱時(shí)間太短而造成的，在實(shí)際操作中，常由于儀表指示偏高或爐溫不均勻以致工件實(shí)際溫度較低引起的。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1.過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變1）過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖圖4-3共析鋼的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖

4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1.過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變2）影響奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素（1）碳含量的影響：

在正常的熱處理加熱條件下，亞共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖隨奧氏體中碳含量的增加向右移動(dòng)；過(guò)共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖，隨鋼中碳含量增加向左移動(dòng)，而貝氏體轉(zhuǎn)變線則向右移動(dòng)。Ms和Mf點(diǎn)則隨著碳含量的增加而降低。（2）合金元素的影響

除Co外，合金元素溶入奧氏體后，使奧氏體穩(wěn)定性增加，從而使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖右移。（3）其他因素的影響

除了奧氏體成分影響以外，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖還與奧氏體的晶粒大小、成分的均勻性及殘存的難溶質(zhì)點(diǎn)有關(guān)。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1.過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變3）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（1）珠光體型轉(zhuǎn)變

共析鋼的過(guò)冷奧氏體在A1至奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的鼻尖區(qū)間，即A1～5500C溫度范圍內(nèi)，將發(fā)生奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變。（2）貝氏體型轉(zhuǎn)變

過(guò)冷奧氏體在奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖鼻尖至Ms線，即550～2300C范圍內(nèi)將發(fā)生貝氏體型轉(zhuǎn)變。貝氏體是由含過(guò)飽和碳的鐵素體與滲碳體組成的兩相混合物。因此，奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變也要進(jìn)行晶格改組和碳原子擴(kuò)散，其轉(zhuǎn)變過(guò)程也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。

表4-5過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織及硬度4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1）過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖

把奧氏體化的鋼以不同冷卻速度冷至室溫，并在冷卻過(guò)程中記錄下開始和終止轉(zhuǎn)變的溫度和時(shí)間，或冷卻過(guò)程中的轉(zhuǎn)變量，然后分別把開始和終止轉(zhuǎn)變點(diǎn)（以及相同轉(zhuǎn)變量的點(diǎn)）連成曲線，便得到奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖。圖4-4共析鋼連續(xù)冷卻曲線4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變2）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用

由于測(cè)定過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖比較困難，目前在熱處理實(shí)踐中，還常應(yīng)用等溫冷卻轉(zhuǎn)變圖近似地分析奧氏體在連續(xù)冷卻中的轉(zhuǎn)變情況。圖4-5應(yīng)用等溫冷卻曲線估計(jì)連續(xù)冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變情況

4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變3）馬氏體轉(zhuǎn)變

當(dāng)冷卻速度大于v臨，奧氏體化的鋼被迅速過(guò)冷到Ms線以下時(shí)將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變也是由形核與核長(zhǎng)大兩過(guò)程所組成，轉(zhuǎn)變由Ms溫度開始，Ms溫度轉(zhuǎn)變結(jié)束。馬氏體轉(zhuǎn)變屬于無(wú)擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變時(shí)只發(fā)生，γ-Fe→α-Fe的晶格改組，而奧氏體中的鐵和碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散。實(shí)質(zhì)上，馬氏體是碳在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體。淬火鋼中的馬氏體有兩種形態(tài)，一種是片狀馬氏體，另一種是條狀馬氏體。馬氏體的強(qiáng)度和硬度主要取決于馬氏體中的碳含量。隨著馬氏體碳含量的增加，其強(qiáng)度和硬度隨之增高，但塑性和韌性急劇降低。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.3鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?cè)诨鼗饡r(shí)，淬火鋼組織的變化大致有如下五個(gè)主要的過(guò)程：1.碳原子的偏聚（20～1000C）：在1000C以下范圍內(nèi)回火時(shí)，馬氏體晶體內(nèi)將進(jìn)行碳原子的偏聚。在此溫度范圍內(nèi)，碳原子只能作短距離的擴(kuò)散遷移，向晶體缺陷中或馬氏體的一定晶面上偏聚。2.馬氏體的分解（100～2000C）：當(dāng)回火溫度超過(guò)1000C，馬氏體就要發(fā)生分解，即碳以極細(xì)薄的ε碳化物從過(guò)飽和的α固溶體中逐漸析出。隨著回火溫度上升，馬氏體分解得越快，析出的碳化物越多，馬氏體的碳含量也逐漸降低，馬氏體的正方度也隨之減小，晶格畸變降低，使淬火內(nèi)應(yīng)力有所減小。4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)4.1.3鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變3.殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變（200～3000C）：在200～3000C范圍內(nèi)回火時(shí)，烏氏體繼續(xù)分解一直延續(xù)到3500C以上，在高合金鋼中甚至可延續(xù)到6000C。除馬氏體繼續(xù)分解外，還要發(fā)生殘留奧氏體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w。如果處于Ms點(diǎn)以下溫度，殘留奧氏體可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，隨后馬氏體再分解。在此溫度范圍內(nèi)，鋼的硬度沒(méi)有明顯降低，但淬火內(nèi)應(yīng)力進(jìn)一步減小。此階段的基本組織，仍然是回火馬氏體。4.碳化物的轉(zhuǎn)變（300～4000C）：當(dāng)回火溫度在300～4000C范圍時(shí)，碳原子已能進(jìn)行長(zhǎng)距離的擴(kuò)散，亞穩(wěn)定的ε碳化物隨著溫度的升高逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的滲碳體，并且滲碳體由剛形成的細(xì)片狀逐漸集聚長(zhǎng)大成細(xì)粒狀。馬氏體分解在3500C左右結(jié)束，α固溶體的碳含量降到平衡成分。同時(shí)，晶格畸變逐漸消除，內(nèi)應(yīng)力大為減小，α固溶體恢復(fù)為鐵素體與細(xì)粒狀滲碳體的機(jī)械混合物，稱為回火托氏體。5.滲碳體球化、長(zhǎng)大和鐵素體的回復(fù)、再結(jié)晶（>4000C）：當(dāng)回火溫度升高到4000C以上時(shí)，滲碳體微粒集聚球化成細(xì)粒狀，并隨著溫度的升高，滲碳體顆粒逐漸長(zhǎng)大。4500C以上，由于鐵原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，鐵素體細(xì)小的亞晶逐漸長(zhǎng)大，同時(shí)晶格內(nèi)位錯(cuò)密度下降，晶格畸變逐漸消失，即發(fā)生鐵素體的回復(fù)過(guò)程?；貜?fù)后的鐵素體仍具有條狀或片狀的特征。回火溫度升高到6000C以上，鐵素體便發(fā)生再結(jié)晶，由位錯(cuò)密度低的等軸晶粒的鐵素體取代回復(fù)組織。通常在500～6500C形成的鐵素體與分布在它上面的細(xì)粒狀滲碳體組成的組織，稱為回火索氏體組織。4.2模具鋼熱處理

模具鋼在鋼廠的熱處理主要是退火和正火，還有以預(yù)硬化鋼狀態(tài)供應(yīng)的預(yù)硬化型模具鋼的強(qiáng)韌化處理（淬火和回火）；微合金非調(diào)質(zhì)鋼的形變熱處理（控軋控冷）；也有以熱軋狀態(tài)供應(yīng)的，如我國(guó)的非合金塑料模具鋼SM45～SM55系列。但硬度和組織必須控制在規(guī)定范圍內(nèi)。其他還有為滿足用戶特殊要求的熱處理。4.2模具鋼熱處理4.2.1退火1.退火工藝過(guò)程

退火一般是把鋼加熱到高于臨界溫度約20～300C，保溫一定時(shí)間，隨后使其緩冷到室溫以獲得接近于平衡狀態(tài)組織的工藝。其目的在于：使鋼的硬度降至接近最低值；消除鋼的內(nèi)應(yīng)力；使鋼的化學(xué)成分均勻以及細(xì)化鋼的晶粒、改善鋼的組織，為后續(xù)加工工序做準(zhǔn)備。

退火工藝應(yīng)根據(jù)退火的目的來(lái)決定。退火成功與否，幾乎完全取決于奧氏體的形成和均勻化，以及隨后緩慢冷卻時(shí)奧氏體在適當(dāng)過(guò)冷情況下的分解。

退火的允許加熱速度隨鋼的化學(xué)成分、原始組織的不同而變。通常，鋼中合金元素多，則加熱速度應(yīng)慢些。導(dǎo)熱性差的高合金鋼在低溫階段（6000C以下）必須緩慢升溫，大件還須均勻加熱。在退火過(guò)程中，奧氏體形成的速度和成分的均勻程度決定于加熱溫度的高低和保溫時(shí)間的長(zhǎng)短。

在退火的正常緩冷條件下，均勻的奧氏體除先析出先共析產(chǎn)物外，其余將轉(zhuǎn)變成珠光體。

退火工藝需要很長(zhǎng)時(shí)間。為了縮短整個(gè)退火工藝過(guò)程的周期，當(dāng)緩冷至已獲得所需組織和硬度（此時(shí)轉(zhuǎn)變己經(jīng)完成）的溫度后，即可適當(dāng)?shù)厥蛊淇焖倮鋮s至室溫。模具鋼退火，應(yīng)在帶有保護(hù)氣氛的熱處理爐內(nèi)進(jìn)行，以防止發(fā)生氧化或脫碳。4.2模具鋼熱處理4.2.1退火2.退火的類型1）完全退火:完全退火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上，保溫足夠的時(shí)間，使完全轉(zhuǎn)變成奧氏體并使奧氏體均勻化（或基本均勻），繼之以緩慢冷卻。2）不完全退火:不完全退火的加熱溫度介于上、下臨界溫度之間，通常稍高于下臨界溫度。對(duì)于亞共析鋼而言，不完全退火的加熱溫度在Ac1～Ac3之間，而過(guò)共析鋼則在Ac1～Accm之間。4.2模具鋼熱處理4.2.1退火2.退火的類型3）等溫退火:等溫退火的工藝過(guò)程是將需退火的鋼加熱到臨界溫度以上（亞共析鋼加熱到Ac3以上，共析鋼和過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上）保持一定時(shí)間，使其奧氏體化和奧氏體均勻化。然后放入另一溫度稍低于Ar1的爐中，或在原加熱爐中使鋼迅速隨爐冷至稍低于Ar1的溫度進(jìn)行等溫。在等溫過(guò)程中奧氏體將隨所采用等溫溫度的高低而轉(zhuǎn)變成所需的層片厚薄適宜的珠光體或球化體。當(dāng)轉(zhuǎn)變完成后，即可從爐中取出空冷。4）球化退火:球化退火是使鋼獲得球化體的工藝方法。球化體是指呈球狀小顆粒的碳化物（或滲碳體）均勻地分布在鐵素體基體中的金相組織。球化退火多用于過(guò)共析鋼。4.2模具鋼熱處理4.2.1退火2.退火的類型5）擴(kuò)散退火:擴(kuò)散退火就是將鋼坯（或鋼錠）高溫加熱，并在此溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫，使鋼中不均勻的元素在高溫下進(jìn)行擴(kuò)散以減輕或盡可能地消除偏析的影響，從而提高鋼的質(zhì)量。6）軟化退火、再結(jié)晶退火和消除應(yīng)力退火:為了消除因冷加工所導(dǎo)致的硬化，就需進(jìn)行軟化退火，使鋼軟化，然后再繼續(xù)冷加工，以達(dá)到預(yù)期的尺寸。軟化退火常在先后兩次冷加工中間進(jìn)行，所以也稱為中間退火。再結(jié)晶退火是把經(jīng)過(guò)冷塑性變形（如冷拔）的金屬材料加熱到高于其再結(jié)晶溫度，使之進(jìn)行重新成核和晶粒長(zhǎng)大，以獲得和原來(lái)晶體結(jié)構(gòu)相同（沒(méi)有相變）而沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力的新的穩(wěn)定組織。消除應(yīng)力退火是工件因加工而存在內(nèi)應(yīng)力，其后容易引起變形、開裂等疵病。通過(guò)消除應(yīng)力退火予以消除并取得平衡，方法同軟化退火。4.2模具鋼熱處理4.2.2正火正火是將鋼加熱到上臨界點(diǎn)以上約30～500C或更高溫度使奧氏體化并保溫使之均勻化后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。在靜止空氣中冷卻，應(yīng)理解為鋼材在可以自由流通的空氣中均勻地冷卻；或空氣的流通應(yīng)不受限制或強(qiáng)化，以致改變其冷卻速度。如限制空氣的流通而減低其冷卻速度將成為退火處理；相反，如強(qiáng)化空氣的流通而加速其冷卻速度則將成為風(fēng)冷淬火。由此可以看出，正火實(shí)際上是介于退火和淬火之間的一種熱處理工藝。正火處理的目的有：（1）對(duì)于大鍛件和截面大的鋼材，細(xì)化其晶粒并使其組織均勻化，為下一步淬火打基礎(chǔ)。（2）改善一些鋼種的板材、管材、帶材和型鋼的力學(xué)性能，并使之穩(wěn)定在一定的水平上。（3）改善一些鋼種鋼材的金相組織和性能，提高它們的可加工性。（4）細(xì)化和改善一些鑄鋼件的鑄態(tài)枝晶組織。4.2模具鋼熱處理4.2.3淬火和回火鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度（Ac3或Ac1）以上某一溫度，充分保溫，使奧氏體化后迅速冷卻，使鋼的金相組織轉(zhuǎn)變成固溶了第二相的固溶體的工藝過(guò)程。

回火是淬火的后續(xù)工序，是將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度（根據(jù)回火后要求的金相組織和性能而定），充分保溫（使轉(zhuǎn)變完成）后冷卻的工藝過(guò)程。

4.2模具鋼熱處理4.2.3淬火和回火1）淬火（1）淬火加熱溫度。模具鋼主要是過(guò)共析鋼或共析鋼，加熱溫度Ac1～Acm之間，取Ac1＋(30～50)0C，大件取上限，細(xì)晶粒鋼有時(shí)可取更高溫度。亞共析鋼取Ac3+(30～50)0C。（2）加熱介質(zhì)。通常有氣體（空氣或控制氣體、真空等，宜采用對(duì)鋼有保護(hù)作用的控制氣體中加熱）和液體（主要是鹽浴，鹽浴的種類很多，應(yīng)根據(jù)加熱溫度高低及其他條件的不同而選取）。（3）加熱時(shí)間的確定。加熱階段包括升溫、均溫和保溫。由于具體加熱條件不同，確定加熱時(shí)間比較復(fù)雜，差別也較大。在不同加熱條件下，可參考加熱時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。（4）冷卻。常用的冷卻介質(zhì)有水及各種水溶液、油（各種冷卻能力及特性的油）、熔鹽或空氣等。4.2模具鋼熱處理4.2.3淬火和回火1）淬火（5）淬火方式。常用的淬火方式有：①單液淬火法。②雙液淬火法。③噴射淬火法。④分級(jí)淬火法。⑤等溫淬火法。4.2模具鋼熱處理4.2.3淬火和回火2）回火回火是淬火后不可缺少的后續(xù)工序，不可忽視?；鼗饻囟鹊倪x取完全依據(jù)模具零件要求的力學(xué)性能而定。（1）低溫回火。一般為2500C以下。其目的是在盡可能保留高硬度條件下，消除或降低淬火應(yīng)力，恢復(fù)一定的韌性而不致過(guò)脆，要求高耐磨的冷作模具零件采用。（2）中溫回火。一般為350～5000C，使淬火鋼既有一定的強(qiáng)度和彈性，又有足夠的韌性和塑性，受沖擊的模具零件采用。（3）高溫回火。一般為500～6500C之間或更高些。目的是調(diào)整鋼的強(qiáng)韌性（即綜合力學(xué)性能）使達(dá)到最佳的配合。也稱調(diào)質(zhì)處理。4.2模具鋼熱處理4.2.3淬火和回火3）冷處理冷處理亦稱冰冷處理、零下處理、深冷處理。是淬火冷卻到室溫后繼續(xù)冷卻到鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)Ms以下某一溫度，一般為-60～-1960C，使在室溫未完成轉(zhuǎn)變的奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體。

冷處理工藝依據(jù)模具零件所采用的鋼種而定，一般?。?0～800C己足夠，過(guò)度地降溫也不能使奧氏體全部轉(zhuǎn)變，反而增加成本和開裂的可能性，特殊情況，可冷卻到更低溫度，如－1960C左右。冷處理時(shí)，鋼中殘留奧氏本向馬氏體轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在冷卻過(guò)程中，中間停留會(huì)使奧氏體穩(wěn)定化而影響馬氏體轉(zhuǎn)變的徹底完成。冷處理主要用于冷作模具的精密零件。4.2模具鋼熱處理4.2.3淬火和回火4）火焰表面淬火火焰加熱表面淬火在模具制造中獲得應(yīng)用，如汽車車身覆蓋件大型拉延模；大型塑料模；大型沖模等的工作零件刃口。此類零件利用火焰表面淬火有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)且降低成本。目前，我國(guó)多用手工方法淬火，缺點(diǎn)較多。若能改進(jìn)而用機(jī)械化自動(dòng)化程度高的操作方法，則質(zhì)量更能保證和進(jìn)一步提高。我國(guó)研制的7CrSiMnMoV鋼是優(yōu)秀的火焰淬火型冷作模具鋼。加熱時(shí)注意防止過(guò)熱，避免氧化和晶粒粗大化?；鹧娲慊鸸に囈?guī)范，可參考熱處理工藝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T9200——1999《鋼鐵件火焰淬火回火處理》。4.2模具鋼熱處理4.2.4真空熱處理1.真空熱處理爐1）真空退火爐

真空退火爐的主要特點(diǎn)是真空度要求高（10－2～10－3Pa)，爐子的升降應(yīng)能自動(dòng)控制，最好為微機(jī)系統(tǒng)。若有快冷裝置，則可提高生產(chǎn)率。工藝與非真空爐退火基本相同。2）真空淬火爐

氣淬爐比淬油爐好。油淬時(shí)工件表面會(huì)出現(xiàn)白亮層（其組織為大量殘留余奧氏體，不能用溫度為5600C左右的一般回火加以消除，需要更高溫度即700～8000C才能消除）。氣淬的表面質(zhì)量好、變形小，不需清洗，爐子結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。一般處理高合金模具鋼或高速鋼模具工件選用高壓氣淬爐或氣淬爐為理想。如采用壓力為0.5～0.6MPa的高壓氣淬時(shí)，Φ80～Φ110mm的工件能淬硬。3）真空回火爐

真空回火爐是不可缺少的，有些單位無(wú)配套的真空回火爐而用普通爐回火，往往會(huì)出現(xiàn)表面質(zhì)量差、硬度不均勻、回火不足等缺陷。若處理有回火脆性的鋼種，一定要快冷，采用工作溫度在7000C以下可進(jìn)行對(duì)流加熱的高壓氣淬爐最為理想，且一爐兩用。4.2模具鋼熱處理4.2.4真空熱處理2.真空熱處理工藝1）清洗

真空脫脂方法，是目前最先進(jìn)和可靠的清洗方法。2）真空度

真空度是重要的工藝參數(shù)。在高溫高真空度下，鋼中的合金元素易蒸發(fā)，會(huì)影響模具零件表面質(zhì)量和性能。

模具鋼加熱溫度與真空度要求的關(guān)系

4.2模具鋼熱處理4.2.4真空熱處理2.真空熱處理工藝3）加熱與預(yù)熱溫度

真空熱處理的加熱溫度為1000～11000C時(shí)，應(yīng)在8000C左右進(jìn)行一次預(yù)熱。加熱溫度高于12000C時(shí)，形狀簡(jiǎn)單、小型的零件，在8500C進(jìn)行一次預(yù)熱；較大的或形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)進(jìn)行兩次預(yù)熱。第一次500～6000C；第二次8500C左右。4）保溫時(shí)間

由于真空加熱主要靠輻射，而低溫時(shí)輻射加熱較慢，故平均加熱速度比有對(duì)流的爐子慢，加熱時(shí)間相應(yīng)要延長(zhǎng)，一般認(rèn)為真空加熱時(shí)間為鹽浴爐的6倍；空氣爐加熱時(shí)間的2倍。設(shè)K為保溫時(shí)間系數(shù)，B為工件有效厚度，T為時(shí)間裕量，則保溫時(shí)間C可按下式計(jì)算：C=KB+TK值和T值，可查表4-7選定。表4-7真空淬火保溫時(shí)間計(jì)算參數(shù)4.2模具鋼熱處理4.2.4真空熱處理2.真空熱處理工藝5）冷卻

真空爐常用冷卻氣體為H2、He、N2、Ar。如以H2的冷卻時(shí)間為1，則He、N2、Ar的冷卻時(shí)間分別為1.2、1.5、1.75?？諝庵袣錃夂看笥?%時(shí)，就有爆炸危險(xiǎn)。所以，H2雖然冷卻最快，但人們?nèi)匀缓苌俨捎谩2氣的價(jià)格為N2氣的10倍。國(guó)外最佳氣體選擇為60～70%的He和30～40%的N2。0.6MPa以上真空爐冷卻氣體可采用凈化裝置，再生利用，氣體可多次循環(huán)利用（一般可達(dá)50次），可降低熱處理成本。國(guó)內(nèi)真空爐采用高純氮（99.99%）較多。一般用液氮裝置。實(shí)踐證明：0.6MPa循環(huán)氣體，流速為60～80m/s時(shí)，其冷卻能力已達(dá)到或超過(guò)5500C鹽浴冷卻或冷卻流態(tài)床。有較滿意的冷卻效果表4-8常用模具鋼的真空熱處理工藝4.2模具鋼熱處理4.2.4真空熱處理3.模具零件真空熱處理時(shí)的注意事項(xiàng)1）淬火加熱時(shí)的真空度2）預(yù)熱3）淬火工藝4）加熱時(shí)間5）模具零件的放置4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.1冷作模具鋼的合金化與熱處理特點(diǎn)1.冷作模具鋼合金化特點(diǎn)（1）含有較多的提高鋼淬透性的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo等，而且是多元合金化，促使多元素的綜合作用，使冷作模具鋼具備各種特殊性能。（2）合金元素降低鋼的馬氏體相變點(diǎn)Ms，淬火后有一定量的殘留奧氏體，有利于減少淬火變形，也有利于韌性提高。（3）碳是提高鋼淬硬性的最主要元素，要求高硬度的冷作模具鋼大多數(shù)是高碳的過(guò)共析鋼，淬火后的組織中除了含碳馬氏體和殘留奧氏體外，還有過(guò)剩的碳化物相，它對(duì)鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、回火抗力、二次硬化能力、細(xì)化晶粒等都有影響。

4.3冷作模具鋼的熱處理表4-9模具鋼中常見(jiàn)的碳化物的類型和性質(zhì)4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.1冷作模具鋼的合金化與熱處理特點(diǎn)2.冷作模具鋼的熱處理特點(diǎn)（1）冷作模具鋼含合金元素量多且品種多，合金化較復(fù)雜。鋼的導(dǎo)熱性差，而奧氏體化溫度又高，因此加熱過(guò)程宜緩慢，多采用預(yù)熱或階梯式升溫。（2）為保護(hù)鋼的表面質(zhì)量，加熱介質(zhì)應(yīng)予重視，控制氣氛爐、真空爐等先進(jìn)加熱設(shè)備和方法普遍采用，鹽浴加熱應(yīng)充分脫氧、凈化。（3）在達(dá)到淬火目的前提下，應(yīng)采用較緩和的冷卻方式。等溫淬火、分級(jí)淬火、高壓氣淬、空冷淬火等是常用方法。（4）為了進(jìn)一步強(qiáng)化，冷處理或滲氮等表面處理有顯著效果而采用。（5）鹽浴處理后應(yīng)及時(shí)清理，工序間的防護(hù)工作很重視。（6）冷作模具鋼價(jià)格昂貴，冷作模具零件加工復(fù)雜、周期長(zhǎng)、制造成本高。工藝制訂和操作應(yīng)十分慎重，避免質(zhì)量事故，保證生產(chǎn)全過(guò)程的安全。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理

1.淬火必須緩慢、均勻地加熱到淬火溫度。

淬火溫度，過(guò)共析鋼取780～8000C。形狀復(fù)雜或小尺寸的工件取下限；形狀簡(jiǎn)單的大工件則取上限，甚至稍高的溫度如8200C。到溫后應(yīng)保溫相當(dāng)時(shí)間，然后淬入水或鹽水中，視工件具體情況作適當(dāng)運(yùn)動(dòng)。

水溫以20～300C（即室溫）為宜。淬油時(shí)，油溫以50～600C為宜，可獲得最佳淬火效果。對(duì)可能會(huì)產(chǎn)生較大應(yīng)力或淬裂的工件，建議采用水油雙液淬火。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理

2.回火淬火以后應(yīng)立即回火，最好是工件淬火冷卻到1000C時(shí)即從淬火介質(zhì)中取出，然后在150～3000C之間取一合適溫度回火到符合要求的硬度和韌度。回火需保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，然后在靜止空氣中冷卻。局部淬火的工件一般整體回火。對(duì)于模具工作零件，“快速回火”、“自回火”、“局部回火”等工藝方式是不相宜的，回火必須充分，淬火應(yīng)力消除不徹底，在后續(xù)加工如磨削、線切割時(shí)容易發(fā)生裂紋，即使在后續(xù)加工中不出現(xiàn)問(wèn)題，也易發(fā)生早期失效，縮短模具壽命。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.3低合金冷作模具鋼的熱處理

低合金冷作模具鋼俗稱油淬鋼，主要是GB1299標(biāo)準(zhǔn)中的低合金工具鋼，用于非合金工具鋼淬透性不足，模具零件淬硬層淺或淬火變形較大的情況下取代非合金工具鋼的場(chǎng)合。當(dāng)這一類鋼含Mn或Si的量偏低，或模具零件尺寸較大時(shí)，必須水淬，否則達(dá)不到預(yù)期效果。因此，模具零件形狀復(fù)雜、淬火開裂危險(xiǎn)性較大時(shí)，不宜采用這一類鋼，低合金冷作模具鋼的熱處理（淬火回火）原則上與非合金工具鋼基本相同。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理

1.鉻鎢錳鋼鉻鎢錳鋼有CrVMn鋼和9CrMn鋼兩種，兩者碳含量和合金元素量均有差異。國(guó)內(nèi)通常把9CrMn相當(dāng)于美國(guó)AISI的01。其實(shí)兩者有差別，01鋼有時(shí)含V,而Cr、W含量較低（0.4～0.6%）。一般淬火溫度為820～8400C，Φ40～Φ60mm尺寸零件油冷能淬透，淬透性算是比較好的。由于淬火溫度低，又在油中冷卻，變形小且尺寸穩(wěn)定性好。淬火溫度應(yīng)根據(jù)模具零件的尺寸大小、形狀及其他生產(chǎn)條件作適當(dāng)調(diào)整?；鼗饻囟纫话闳?70～2000C，回火后硬度一般可達(dá)60HRC左右。在250～3500C回火，會(huì)使韌性下降，應(yīng)避免。低溫回火，保溫時(shí)間要充分，最好兩次。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理

2.錳釩鋼9Mn2V鋼是不含Cr、Ni的經(jīng)濟(jì)型低合金冷作模具鋼，相當(dāng)于德國(guó)的90MnV8(DIN）。熱處理工藝性良好，變形開裂傾向小，在1000C左右的熱油中淬火效果更好。但是，淬透性、淬硬性、回火抗力、強(qiáng)度、磨裂傾向等均不CrVMn如系的鋼種好。9Mn2V鋼的油淬臨界直徑為D0=30mm。鋼的回火抗力差，并且不宜在200～2500C溫度范圍內(nèi)回火，因?yàn)橛械蜏鼗鼗鸫嘈?。常?guī)熱處理工藝：等溫退火，760～7800C奧氏體化，670～6900C等溫并充分保溫，硬度≤29HRC。淬火，780～8200C，油冷。硬度≥6lHRC。若在820～8500C淬火，硬度可達(dá)63～65HRC?；鼗穑话闳?80～2000C，硬度≥59HRC。若兩次回火，效果更好。硬度要求較低的塑料模具零件，可采用3500C回火。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理

3.高碳鉻鋼高碳鉻鋼Cr2和滾動(dòng)軸承鋼GCr15化學(xué)成分和性能基本相同，價(jià)廉易得，是經(jīng)濟(jì)型淬油淬水通用的冷作模具鋼。其淬火臨界直徑D0（油）=15～25mm，D0（水）=30～50mm。沖模型腔變形趨勢(shì)是薄型趨脹，一般模具零件油淬或堿浴淬火趨縮。用硝鹽浴或熱油浴分級(jí)淬火，內(nèi)孔趨脹，但變量小。Cr2鋼模具零件壁厚≤25mm可用油淬。Φ180mm以下的可用煤油或堿浴或鹽水溶液淬硬?；鼗饻囟纫话闳?60～1800C，強(qiáng)韌性好。2500C左右回火，韌性下降。9Cr2是Cr2的低碳品種。GCr15是滾動(dòng)軸承專門用鋼，冶金質(zhì)量比Cr2高，由于市場(chǎng)性好，國(guó)內(nèi)應(yīng)用普遍。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理

4.鉻硅鋼9SiCr在我國(guó)有悠久的使用歷史，有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)。9SiCr與彈簧鋼i60S2Mn、軸承鋼GCr15都是中小型輕載冷作模具零件的常用材料，并且可以互相替代。9SiCr鋼的缺點(diǎn)是易氧化、脫碳，淬火加熱時(shí)應(yīng)防止鋼的氧化脫碳。淬火后殘留奧氏體少。常規(guī)淬火溫度850～8700C，硬度可達(dá)63～64HRC。硬度要求58～61HRC時(shí)，回火溫度取200～2500C；中等載荷模具零件，硬度要求為56～58HRC，取280～3200C回火；要求韌度較高時(shí)，硬度54～56HRC，回火溫度取350～4000C。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.2非合金冷作模具鋼的熱處理5.硅錳鋼60Si2Mn鋼淬火溫度，正常取850～8700C，油冷?；鼗饻囟?，視模具零件的硬度要求而取，如4000C回火，硬度46HRC；5000C回火，硬度40HRC；6000C回火，硬度34HRC。在ISO4975——1980標(biāo)準(zhǔn)中，60Si2Mn曾作為冷作模具鋼收入，但在1999年修訂后取消了，可能作冷作模具零件不是很相宜，或者歸入彈簧鋼更合理。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.4高合金冷作模具鋼的熱處理1.高碳高鉻鋼高碳高鉻鋼是高級(jí)冷作模具鋼，應(yīng)用最多最廣，代表性鋼號(hào)有Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1、Cr12W等。Cr12Mo1V1含Mo和V的量比Cr12MoV高且又含少量Co,品質(zhì)更高。

高碳高鉻鋼淬透性極高，具有微變形性。

由于含高碳高鉻，故含有大量碳化物。預(yù)先熱處理欠佳時(shí)，易形成共晶碳化物偏析，促使淬火異常變形或脆化傾向。正常淬火狀態(tài)下，一般含10%～12%未溶碳化物、15%～20%殘留奧氏體。模具零件熱處理后，除要求硬度外，表面粗糙度的變化也是需要考慮的重要因素。表4-10SKD11鋼離子滲氮后表面粗糙度變化表4-11日本幾種常用冷作模具鋼和高速鋼離子滲氮后的表面硬度（真空度399.966Pa，滲氮時(shí)間5h)4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.4高合金冷作模具鋼的熱處理2.Cr6WV鋼

Cr6WV鋼介于萊氏體鋼和過(guò)共析鋼之間。淬透性與Cr12鋼相近，尺寸Φ100mm以下的零件在硝鹽浴或熱油中分級(jí)淬火可淬硬。在淬火和低溫回火（960～9800C淬油，200～3000C回火）后含有約8～%10%的碳化物，15%～20%的殘留奧氏體。與Cr12鋼比，殘留奧氏體少，碳化物均勻，變形均勻且小，有更好的強(qiáng)韌性。與Cr12MoV鋼比，其淬透性、耐磨性，二次硬化能力、淬火變形可調(diào)節(jié)性等差。該鋼過(guò)去應(yīng)用較多，在不同場(chǎng)合作Cr12鋼或Cr12MoV鋼的代用品。但是，在GB/T1299——2000標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有列入。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.4高合金冷作模具鋼的熱處理3.Cr4W2MoV鋼

我國(guó)高碳高鉻型冷作模具鋼改進(jìn)型鋼號(hào)是Cr4W2MoV。已列入合金工具鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1299——2000）。其成分特點(diǎn)是降低碳和鉻的含量。合金元素總量減少1/3，Cr含量減少2/3。但性能與Cr12或Cr12MoV接近，碳化物細(xì)小均勻，成本降低。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.4高合金冷作模具鋼的熱處理4.Cr5Mo1V鋼

高碳中鉻鋼Cr5Mo1V已列入GB/T1299——2000，是一種值得推廣的空冷淬硬冷作模作鋼，與美國(guó)的A2鋼、德國(guó)及歐共體的X100CrMoV5-1相同，是國(guó)際上通用的鋼種。正常熱處理后其耐磨性優(yōu)于CrWMn、9CrWMn，而韌性優(yōu)于Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1，既有較好的耐磨性，又有一定的韌性和抗回火軟化能力，應(yīng)推廣應(yīng)用?？上?，目前尚未被國(guó)內(nèi)用戶熟悉，訂貨不多，市場(chǎng)性較差。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.5火焰淬火型冷作模具鋼的熱處理為了簡(jiǎn)化大型、特大型冷作模具的生產(chǎn)過(guò)程’國(guó)內(nèi)外都有專門的火焰浴火鋼。我國(guó)應(yīng)用較成熟和普遍的7CrSiMnMoV鋼’熱處理工藝性特點(diǎn)是：（1）淬火溫度范圍很寬850～10000C，相差約1500C的溫度范圍內(nèi)淬火，都能獲得滿意的結(jié)果，適應(yīng)手工操作淬火。（2）淬透性很高，空冷后表面硬度高，心部性能也好。（3）淬火變形小。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.6基體鋼的熱處理所謂基體鋼是指其化學(xué)成分設(shè)計(jì)與普通高速鋼正常淬火后的基體成分類同。含碳量比高速鋼低，碳（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.5%～0.7%，所以，剩余碳化物少。通過(guò)正確的熱加工，碳化物細(xì)小而均布，具有較高的硬度和耐磨性，而且韌度和抗彎強(qiáng)度明顯優(yōu)于高速工具鋼，工件的淬火變形也減少，在冷作模具材料中受到重視和應(yīng)用。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.6基體鋼的熱處理1.6Cr4W3Mo2VNb鋼退火，一般采用等溫退火，加熱溫度(860C±10)0C；(740C±10)0C等溫6h,硬度≤217HBS。如果等溫時(shí)間由6h延長(zhǎng)到9h，硬度還可進(jìn)一步降低，有利于冷擠壓成形。淬火，正常淬火溫度1080～11600C，油冷?；鼗?，一般取520～5600C，回火保溫時(shí)間1.0～2.0h，回火二次?；鼗饻囟热∩舷?，韌度較好；取下限，則強(qiáng)度較高。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.6基體鋼的熱處理2.

7Cr7Mo2V2Si鋼退火，普通退火，加熱溫度(860C±10)0C保溫后隨爐緩冷，硬度210～270HBS。等溫退火，加熱溫度(860C±10)0C，等溫溫度(740C±10)0C，等溫保溫4～6h，緩冷到≤4000C出爐空冷，硬度220～250HBS。淬火，常規(guī)淬火溫度1100～11500C，油冷?；鼗穑瑴囟热?30～5400C，回火2～3次，每次保溫1.0～2.0h，硬度57～63HRC。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.6基體鋼的熱處理3.

5Cr4Mo3SiMnVAl鋼退火，850～8700C加熱，700～7200C等溫6h。緩冷到6000C以下出爐空冷。淬火，常規(guī)淬火加熱溫度1090～11200C，溫度過(guò)高，晶粒漲大而硬度不提高；溫度過(guò)低，淬火后硬度偏低?；鼗?，一般取500～5200C，回火二次，硬度60～62HRC。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.6基體鋼的熱處理4.

6W6Mo5Cr4V鋼退火，加熱溫度840～8600C，保溫2～4h，緩冷（20～300C/h）到低于5000C空冷，硬度117～299HBS。等溫退火，840～8600C加熱，740～7500C等溫4～6h，爐冷到低于5500C空冷，硬度197～229HBS。淬火，一般取1180～12000C加熱，油冷或鹽浴分級(jí)淬火，小尺寸亦用空冷。硬度58HRC左右，5500C回火時(shí)有二次硬化現(xiàn)象，硬度可超過(guò)60HRC。回火，一般取520～5800C，回火應(yīng)充分，至少二次，大尺寸零件甚至采用四次回火。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.7冷作模具用高速工具鋼的熱處理高速工具鋼是最優(yōu)秀的刃具鋼，由于它具有良好的力學(xué)性能以及承受高壓力和高彎曲負(fù)荷的能力，常被用作冷作模具的工作零件，如沖頭、沖裁模的刀片、冷擠壓模和冷徽模的凹模、凸模等，此時(shí)采用含W量高的W系高速鋼如W18Cr4V是不經(jīng)濟(jì)的。冷成形模具的刃口在工作時(shí)實(shí)際上是不發(fā)生高熱量，卻承受高的磨損、壓力和沖擊負(fù)荷。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.7冷作模具用高速工具鋼的熱處理1.淬火高速鋼在熱加工和退火后，其組織是由鐵素體基體和不凝聚的碳化物組成?；w中含約0.3%的碳，合金元素大部分結(jié)合在碳化物中，為充分發(fā)揮高速鋼的特性，必須在熱處理時(shí)使碳化物的相當(dāng)部分溶解，為此需要很高的加熱溫度。碳化物的溶解過(guò)程與時(shí)間、溫度有關(guān)。作刃具時(shí)，淬火溫度選擇比較高，這樣在不考慮韌度的情況下可以達(dá)到最佳的切削性能，但制作模具，為了保證有相當(dāng)?shù)捻g度，淬火溫度選得比較低，特別是形狀復(fù)雜大型的模具零件。原始組織均勻分布的碳化物集聚得更快。在淬火時(shí)溶解的合金碳化物決定著高速鋼回火穩(wěn)定性和高溫硬度：而沒(méi)有溶解的碳化物和基體硬度決定著耐磨性。確定保溫時(shí)間是比較難的，要根據(jù)零件的尺寸和性能要求等實(shí)際需要。4.3冷作模具鋼的熱處理4.3.7冷作模具用高速工具鋼的熱處理2.回火和其他高合金模具鋼一樣，淬火后應(yīng)立即回火?；鼗鹗垢咚黉摪l(fā)生典型的二次硬化現(xiàn)象而硬度略有升高，一般可由初始硬度62～64HRC升高到65～66HRC，超硬高速鋼可升69HRC。模具零件的回火溫度應(yīng)略高于二次回火硬化溫度，W6Mo5Cr4V2鋼可取600～6200C，以達(dá)到強(qiáng)韌化的目的。高速鋼至少要進(jìn)行兩次回火，鈷高速鋼至少要三次回火，超硬高速鋼要四次。高速鋼模具零件可以滲氮處理進(jìn)一步提高耐磨性。4.4熱作模具鋼的熱處理4.4.1低合金熱作模具鋼的熱處理低合金熱作模具鋼韌度較好，主要制造受沖擊載荷較大的熱作模具的工作零件。代表性鋼號(hào)是5CrNiMo鋼和5CrMnMo鋼。5CrNiMo鋼性能較好，是冷熱兼用的模具鋼，由于拋光性能也好，有時(shí)也作塑料模具零件。表4-125CrNiMo鋼鍛模的回火溫度與硬度4.4熱作模具鋼的熱處理4.4.2中合金熱作模具鋼的熱處理含w(Cr)5%的鋼主要制作壓鑄模、機(jī)鍛模等重要熱作模具的工作零件，要求有較高的高溫性能，如熱強(qiáng)性、熱疲勞、熱熔損、回火抗力、熱穩(wěn)定性等。這一類鋼含有Cr、W、Si、Mo、V等多種合金元素。碳含量中等，因而韌性好。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用最多且具代表性的鋼號(hào)有4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi等鋼。3Cr2W8V鋼正常奧氏體化溫度為1100～11500C，為減少應(yīng)力和變形，除緩慢升溫外，大件或復(fù)雜件應(yīng)在800～8500C預(yù)熱均溫。或者在奧氏體化后在空氣中預(yù)冷到約900～9500C再淬油。若用鹽浴爐加熱，則鹽浴應(yīng)有良好的脫氧凈化。在鹽浴爐內(nèi)加熱，奧氏體化溫度可稍降低?；鼗鹑?60～5800C，每次保溫時(shí)間不應(yīng)少于2h。硬度48～52HRC；610～6300C回火兩次，硬度為47～49HRC；650～6550C回火兩次，硬度為42～44HRC。3Cr2W8V鋼另外的缺點(diǎn)是抗疲勞能力差，抗氧化能力也差。4.4熱作模具鋼的熱處理4.4.2中合金熱作模具鋼的熱處理幾種常用的高合金熱作模具鋼的熱處理規(guī)范表4-13幾種常用的高合金熱作模具鋼的熱處理規(guī)范

4.5塑料模具鋼的熱處理4.5.1預(yù)硬化型塑料模具鋼的熱處理所謂預(yù)硬化鋼，泛指鋼廠己進(jìn)行最終熱處理（淬火回火或形變熱處理）的鋼材。SM3Cr2Mo鋼是我國(guó)最早納標(biāo)也是應(yīng)用很廣的預(yù)硬化型塑料模具鋼。對(duì)于模具制造者而言，預(yù)硬化型鋼就是“不熱處理鋼”，這種理念非常重要。

4.5塑料模具鋼的熱處理4.5.2易切削塑料模具鋼的熱處理1.易切削塑料模具鋼的性能一般來(lái)講，易切鋼（Free-machingsteel或Freecuttingsteel）是指有目的地添加Pb（鉛）、Se（硒）、Ca（鈣）等元素或者提高含S量改善鋼的可加工性的鋼種，主要用于自動(dòng)切削機(jī)床以提高切削效能。易切削塑料模具鋼則不然，它主要是配合預(yù)硬化鋼的應(yīng)用而產(chǎn)生的，鋼預(yù)硬化后，從性能角度而言希望硬度高，但與被切削加工性有矛盾，所以易切削塑料模具鋼是性能、被切削加工性、成本三者最佳配合的產(chǎn)物。易切削塑料模具鋼一般與預(yù)硬化鋼結(jié)合的4.5塑料模具鋼的熱處理4.5.2易切削塑料模具鋼的熱處理2.易切削塑料模具鋼的熱處理工藝1）8Cr2MnWMoVS鋼退火，（800±10）0C保溫2～4h，降溫到700～7200C等溫，保溫4～6h，爐冷。硬度≤229HBS。淬火，880～9200C，空冷，硬度63HRC。淬火加熱系數(shù)：鹽浴爐1.5～2.0min/mm，氣體介質(zhì)爐2.0～2.5min/mm?；鼗?，一般取160～2000C空冷，硬度≥58HRC。4.5塑料模具鋼的熱處理4.5.2易切削塑料模具鋼的熱處理2.易切削塑料模具鋼的熱處理工藝