模具的热处理及表面强化技术emrr.docx

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1、第9章 模具的的热处理理及表面面强化技技术模具具热处理理及表面面强化是是模具制制造中的的关键工工艺之一一，直接接关系到到模具的的制造精精度、力力学性能能(如强强度等)、使用用寿命以以及制造造成本，是是保证模模具质量量和使用用寿命的的重要环环节。模模具在实实际生产产使用中中表明，在在模具的的全部失失效中，由由于热处处理不当当所引起起的失效效居于首首位。在在模具设设计制造造过程中中，若能能正确选选用钢材材，选择择合理的的热处理理及表面面强化技技术工艺艺，对充充分发挥挥材料的的潜在性性能、减减少能耗耗、降低低成本、提提高模具具的质量量和使用用寿命都都将起到到重大的的作用。当当前模具具热处理理技术发发

2、展较快快的领域域是真空空热处理理技术和和模具的的表面强强化技术术。9.1模模具的热热处理9.1.l模具具钢的热热处理模具具钢的热热处理工工艺是指指模具钢钢在加热热、冷却却过程中中，根据据组织转转变规律律制定的的具体热热处理加加热、保保温和冷冷却的工工艺参数数。根据据加热、冷冷却方式式及获得得组织和和性能的的不同，热热处理工工艺可分分为常规规热处理理、表面面热处理理（表面面淬火和和化学热热处理等等）等。根据据热处理理在零件件生产工工艺流程程中的位位置和作作用，热热处理又又可分为为预备热热处理和和最终热热处理。模模具钢的的常规热热处理主主要包括括退火、正正火、淬淬火和回回火。由由于真空空热处理理技

3、术具具有防止止加热氧氧化、不不脱碳、真真空除气气、变形形小及硬硬度均匀匀等特点点，近年年来得到到广泛的的推广应应用。1.退火火工艺退火火一般是是指将模模具钢加加热到临临界温度度以上，保保温一定定时间，然然后使其其缓冷至至室温，获获得接近近于平衡衡状态组组织的热热处理工工艺。其其组织为为铁素体体基体上上分布着着碳化物物。目的的是消除除钢中的的应力，降降低模具具材料的的硬度，使使材料成成分均匀匀，改善善组织，为为后续工工序(机机加工、冷冷加工成成形、最最终热处处理等)做准备备。退火火工艺根根据加热热温度不不同可分分为： 1）完完全退火火 将将模具钢钢加热到到临界温温度Acc3以上上2030，保温温

4、足够的的时间，使使其组织织完全奥奥氏体化化，然后后缓慢冷冷却，以以获得接接近平衡衡状态组组织的热热处理工工艺。其其目的是是为了降降低硬度度、均匀匀组织、消消除内应应力和热热加工缺缺陷、改改善切削削加工性性能和冷冷塑性变变形性能能，为后后续热处处理或冷冷加工做做准备。2）不不完全退退火 将钢加加热到AAc1AAc3（亚亚共析钢钢）或AAc1AAccmm（过共共析钢）之之间，保保温一定定时间后后缓慢冷冷却，以以获得接接近于平平衡组织织的热处处理工艺艺。不完完全退火火用于过过共析钢钢和合金金钢制作作的模具具。3）等温温退火 将钢钢加热到到临界温温度以上上，保温温足够的的时间，使使其组织织完全奥奥氏体

5、化化，然后后在低于于Ac11温度以以下的适适当温度度进行保保温，使使奥氏体体在此温温度下进进行等温温转变，完完成组织织转变,然后从从炉中取取出空冷冷。等温温退火的的特点是是可以缩缩短退火火时间，最最适合用用于合金金工具钢钢、高合合金工具具钢模具具，有利利于获得得更为均均匀的组组织和性性能。(44)球化化退火 是使使钢中的的碳化物物球化，获获得球状状珠光体体的一种种热处理理工艺，它它实际上上是不完完全退火火的一种种。球化化退火主主要应用用于共析析钢、过过共析钢钢和合金金工具钢钢。其目目的是为为了降低低硬度、改改善切削削加工性性能，以以及获得得均匀的的组织，改改善热处处理工艺艺性能，为为以后的的淬

6、火作作组织准准备。图图9.11.1为为三种常常用的球球化退火火工艺。图9.11.1常常用球化化退火工工艺 图图9.11.2正正火工艺艺1-一次次球化退退火；22-等温温球化退退火；33-多次次球化退退火2.正火火工艺正火火工艺是是将钢加加热到AAc3(对对于亚共共析钢)或Acccm(对于过过共析钢钢)以上上适当的的温度，保保温一定定时间，使使之完全全奥氏体体化，然然后在空空气中冷冷却，得得到珠光光体类型型组织的的热处理理工艺。正火火与完全全退火相相比，两两者的加加热温度度基本相相同，但但正火的的冷却速速度较快快，转变变温度较较低。冷冷却方式式通常是是将工件件从炉中中取出，放放在空气气中自然然冷

7、却，对对于大件件也可采采用鼓风风或喷雾雾等方法法冷却。因因此，对对于亚共共析钢来来说，相相同钢正正火后组组织中析析出的铁铁素体数数量较少少，珠光光体数量量较多，且且珠光体体的片间间距较小小，对于于过共析析钢来说说，正火火可以抑抑制先共共析网状状渗碳体体的析出出。钢的的强度、硬硬度和韧韧性也比比较高。正正火工艺艺规范如如图9.1.22所示。3.淬火火与回火火淬火火和回火火是模具具钢或模模具零件件强化的的主要手手段。将钢钢加热到到临界点点Ac11或Ac33以上一一定温度度，保温温一定时时间，然然后以大大于临界界淬火速速度的速速度进行行冷却，使使过冷奥奥氏体转转变为马马氏体或或贝氏体体组织的的热处理

8、理工艺称称为淬火火。回火火是淬火火工艺的的后续工工序，是是将淬火火后的钢钢加热到到Ac11以下某某一温度度(根据据回火后后的组织织和性能能要求而而定)，充充分保温温后，以以适当的的速度进进行冷却却的热处处理工艺艺。淬火火工艺的的关键是是要控制制加热速速度、淬淬火温度度、保温温时间以以及冷却却速度。(1) 淬火温度度的确定定淬火加热热温度的的选择应应以得到到均匀细细小的奥奥氏体晶晶粒为原原则，以以便淬火火后获得得细小的的马氏体体组织。淬淬火加热热温度主主要根据据钢的临临界点来来确定。表表9.11.1 为常用用模具钢钢的相变变点及淬淬火加热热温度。另另外，淬淬火温度度还应考考虑模具具的形状状尺寸、

9、原原始组织织等因素素。表9.11.1常常用模具具钢的相相变点及及淬火加加热温度度牌号Ac1或或Ac33/淬火温度度/牌号Ac1或或Ac33/淬火温度度/45T8ATl22A40crr60Sii2Mnn GCCr5 780730780820745820850077080008308600840870082086009SiCCrCrl22MoVV3Cr22W8VVW6Moo5Crr4V22Wl8CCr4vv77081081081082086088001000010050105001110011900122301260012290（2）淬淬火时间间的确定定淬火加热热时间通通常将工工件升温温和保温温所

10、需的的时间计计算在一一起，而而统称为为加热时时间。影影响加热热时间的的因素很很多，如如加热介介质、钢钢的成分分、炉温温、工件件的形状状及尺寸寸、装炉炉方式及及装炉量量等。淬淬火加热热时间参参见有关关热处理理手册。 （3）淬淬火介质质为了使钢钢获得马马氏体组组织，淬淬火时冷冷却速度度必须大大于临界界冷却速速度。但但是。冷冷却速度度过大又又会使工工件内应应力增加加。产生生变形或或开裂。工件件淬火冷冷却时要要使其得得到合理理的淬火火冷却速速度，必必须选择择适当的的淬火介介质。淬淬火介质质种类很很多，常常用的淬淬火介质质有水、NNaCll（5%100%）水水溶液、NNaOHH (110%一一50%)水

11、溶溶液以及及各种矿矿物油等等。模具具淬火可可以在水水、油或或空气中中进行。（4）回回火回火是紧紧接淬火火的一道道热处理理工艺，大大多数淬淬火模具具钢都要要进行回回火。目目的是稳稳定组织织，减小小或消除除淬火应应力，提提高钢的的塑性和和韧性，获获得强度度、硬度度和塑性性、韧性性的适当当配合，以以满足不不同模具具的性能能要求。决定定模具回回火后的的组织和和性能最最重要的的因素是是回火温温度。回回火可分分为低温温、中温温和高温温回火。1）低低温回火火 钢钢大部分分是淬火火高碳钢钢和淬火火高合金金钢。经经低温回回火后得得到回火火马氏体体，具有有很高的的强度、硬硬度和耐耐磨性，同同时显著著降低了了钢的淬

12、淬火应力力和脆性性。冷冲冲压、冷冷镦、冷冷挤压模模具，需需要相当当高的硬硬度和耐耐磨性，常常采用低低温回火火。2）中中温回火火 中中温回火火后模具具的内应应力基本本消除，具具有高的的弹性极极限、较较高的强强度和硬硬度、良良好的塑塑性和韧韧性。中中温回火火主要用用于热锻锻模具。3）高高温回火火 压压铸模和和橡胶模模要求较较高的强强度和韧韧性，常常采用高高温回火火，回火火时间一一般不少少于1hh。 4真空空热处理理在热热处理时时，被处处理模具具零件表表面发生生氧化、脱脱碳和增增碳等效效应，都都会给模模具使用用寿命带带来严重重的影响响。为了了防止氧氧化、脱脱碳和增增碳。利利用真空空作为理理想的加加热

13、介质质，制成成真空热热处理炉炉。零件件在真空空炉中加加热后，将将中性气气体通入入炉内的的冷却室室，在炉炉内利用用气体进进行淬火火的为气气冷真空空处理炉炉，利用用油进行行淬火的的为油冷冷真空处处理炉。 近年来，真真空热处处理技术术在我国国发展较较为迅速速。它特特别适合合用于模模具的热热处理工工艺。模模具钢经经过真空空热处理理后具有有良好的的表面状状态，其其表面不不氧化、不不脱碳，淬淬火变形形小。而而与大气气下的淬淬火工艺艺相比，真真空淬火火后，模模具表面面硬度比比较均匀匀，而且且还略高高一点。真真空加热热时，模模具钢表表面呈活活性状态态，不脱脱碳，不不产生阻阻碍冷却却的氧化化膜。真真空淬火火后，

14、钢钢的断裂裂韧度有有所提高高，模具具寿命比比常规工工艺提高高40%4000%，甚甚至更高高。模具具真空淬淬火技术术在我国国已得到到较广泛泛的应用用。（1）真真空热处处理的特特点1）因因为在真真空中加加热和冷冷却，氧氧的分压压很低，零零件表面面氧化作作用得到到抑制，从从而可得得到光亮亮的处理理表面。2）在大大气中熔熔炼的金金属和合合金，由由于吸气气而使韧韧性下降降，强度度降低，在在真空热热处理时时，可使使吸收的的气体释释放，从从而增加加了强度度和韧性性，提高高了模具具的使用用寿命。3）真空空热处理理淬火变变形小。如如W6MMo5CCr4VV2钢凸凸模真空空热处理理后，在在氮气中中冷却，变变形实测

15、测结果表表明，只只要留00.088mm磨磨削余量量即可。冷冷作模具具钢制成成的凹模模，变形形量为盐盐浴淬火火变形量量的1/311/5。 4）由于于在密封封条件下下处理，有有无公害害和保护护环境等等优点。5）真空空中的传传热只是是发热体体的辐射射，并非非以对流流、传导导来传热热、因此此零件背背面部分分的加热热有时会会不均匀匀。（2）真真空热处处理设备备真空热处处理技术术的关键键是采用用合适的的设备(真空退退火炉、真真空淬火火炉、真真空回火火炉)。真真空加热热最早采采用真空空辐射加加热，后后来逐步步发展为为真空辐辐射加热热、负压压载气加加热、低低温阶段段正压对对流加热热等。1）真真空退火火炉 真空

16、退退火炉的的真空度度为100-2110-33Pa，温温度的升升降应能能自动控控制。热热处理工工艺与非非真空炉炉退火工工艺基本本相同。2）真真空淬火火炉 真空淬淬火分为为油淬和和气淬。油油淬时，零零件表面面出现白白亮层，其其组织为为大量的的残余奥奥氏体，不不能用5560左右的的一般回回火加以以消除，需需要更高高的温度度(70008800)才能能消除。气气淬的零零件表面面质量好好，变形形小，不不需清洗洗，炉子子结构也也较简单单。对于于高合金金或高速速钢模具具零件，应应选用高高压气淬淬炉。3）真真空回火火炉 对于热热处理后后不再进进行机械械加工的的模具工工作面，淬淬火后尽尽可能采采用真空空回火，特特

17、别是真真空淬火火的工件件(模具具)，它它可以提提高与表表面质量量相关的的力学性性能，如如疲劳性性能、表表面光亮亮度、耐耐腐蚀性性等。（3）真真空热处处理工艺艺真空热处处理工艺艺也是真真空热处处理技术术的关键键。1）清清洗 通常来来用真空空脱脂的的方法。2）真真空度 真空空度是主主要的工工艺参数数。在高高温高真真空下，模模具钢中中的合金金元素容容易蒸发发，影响响模具表表面质量量和性能能。 33）加热热温度 真空空热处理理的加热热温度为为10000111000时，需需要在大大约8000进行预预热。加加热温度度为12200时，简简单、小小型模具具可在8850进行一一次预热热，大型型、复杂杂模具可可采

18、用两两次预热热。第一一次在55006000；第二二次在8850左右。4）保保温时间间 真真空中的的加热速速度比盐盐浴处理理的加热热速度慢慢，主要要是由于于传热方方式以辐辐射为主主。一般般加热时时间是盐盐浴炉加加热时间间的6倍倍左右，是是空气炉炉加热时时间的22倍左右右。另外外，恒温温时间也也应长于于盐浴炉炉加热。5）冷冷却 真空冷冷却分油油淬和气气淬。油油淬应使使用特制制的真空空淬火油油，气淬淬又分为为负压气气淬和高高压气淬淬等。负负压气淬淬由于负负压气体体冷却能能力低，只只能对小小件实施施淬火；高压气气淬则可可对大件件实施淬淬火，现现在国际际上(556)105Pa的的单室真真空高压压气冷技技

19、术已得得到普遍遍应用。加加热的保保护性气气体和冷冷却所用用气体主主要是氨氨气、氮氮气、氦氦气、氢氢气。其其冷却能能力从大大到小的的顺序依依次是氢氢气、氦氦气、氮氮气和氨氨气，其其冷却能能力之比比为2.2：11.7：1：00.7。氮气气和氦气气的混合合气氛比比单纯氦氦气的冷冷却能力力高。660%的的氮气与与40%的氦气气的混合合气氛相相当于纯纯净氦气气的冷却却能力，这这样不仅仅降低了了价格，而而且还达达到了高高的冷却却能力。提提高冷却却能力的的方法有有冷却气气体高压压化、高高速化，利利用辐射射冷却、优优化工件件放置方方式等。9.1.2一些些常用模模具钢的的真空热热处理工工艺牌号预热淬火回火温度度

20、/硬度/HHRC温度/心心真空度/Pa温度/真空度/Pa冷却介质质9SiCCr50060000.185087000.1油(400以上)1701855 61663CrWMMn5006000 0.182084000.1油(400以上)1701855626633CrWW8V一次48805520二次800088500.110500111000.1油或高纯纯氮气560580060064004244739444Crl22MoVV一次50005550二次800088500.19801055010800111200.1油或高纯纯氮气180240050054005866060664W6Moo5Crr4V22一次

21、50006600二次800088500.1110001115011500122500.1油或高纯纯氮气200300054060005866262666Wl8CCr4VV一次50006600二次800088500.1100001110012400133000.1油或高纯纯氮气1802200540600058662626669.1.2常用用冷作模模具钢热热处理1.冷作作模具的的工作条条件和对对模具材材料的性性能要求求 冷冷作加工工是金属属在室温温下进行行冲压、剪剪断或形形变加工工的制造造工艺，如如冷冲压压、冷镦镦锻、冷冷挤压和和冷轧加加工等。由由于各种种冷作加加工的工工作条件件不完全全相同，因因此

22、对冷冷作模具具材料的的要求也也不完全全一致。 如在冲冲压过程程中，被被冲压的的材料变变形抗力力很大，模模具的工工作部分分，特别别是刃口口承受着着强烈的的摩擦和和挤压，所所以对冲冲裁、剪剪切、拉拉深、压压印等模模具材料料的要求求主要是是高的硬硬度和耐耐磨性。同同时模具具在工作作过程中中还将受受到冲击击力的作作用，要要求模具具材料也也应具有有足够的的强度和和适当的的韧性。此此外为便便于模具具制造，模模具材料料还要求求有良好好的冷热热加工性性能，包包括退火火状态下下的可加加工性、精精加工时时的可磨磨削性以以及缎造造、热处处理性能能等。 冷挤压压时，模模具整个个工作表表面除承承受巨大大的变形形抗力和和

23、摩擦，在在3000左右，要要求具有有足够的的强度和和耐磨性性，所以以要求模模具材料料还应具具有一定定的红硬硬性和耐耐热疲劳劳性。2.碳素素工具钢钢的热处处理要求求不太高高的小型型简单冷冷作模具具可以采采用碳素素工具钢钢。应用用较多的的为T88A和TTl0AA。Tll0A钢热热处理后后硬而耐耐磨，但但淬火变变形收缩缩明显；T8AA钢韧性性较好，但但耐磨性性稍差。除除了碳元元素以外外，碳素素工具钢钢不含有有其他合合金元素素，因此此其淬透透性较差差，常规规淬火后后硬化层层仅有11.53mmm。 碳素工具具钢淬火火后得到到马氏体体组织，使使模具具具有高硬硬度和耐耐磨性。如如果淬火火温度过过高，会会使奥

24、氏氏体组织织晶粒粗粗大，并并导致马马氏体组组织粗大大，增加加了淬火火变形开开裂的可可能性，力力学性能能降低；但是，若若淬火温温度太低低，奥氏氏体组织织不能溶溶入足够够的碳，且且碳浓度度不能充充分均匀匀化，则则同样会会降低其其力学性性能。碳碳素工具具热处理理工艺规规范见有有关热处处理手册册。3.低合合金模具具钢的热热处理冷作模具具常用的的低合金金工具钢钢有：CCrWMMn、99Mn22V、99SiCCr、GGCrll5等。此此类钢是是在碳素素工具钢钢的基础础上，加加人了适适量的CCr、WW、Moo、V、MMn等合合金元素素。合金金元素总总含量低低于5%为低合合金工具具钢。合合金元素素的加入入提高

25、了了钢的淬淬透性以以及过冷冷奥氏体体的稳定定性。因因此，可可以降低低淬火冷冷却速度度，减少少热应力力、组织织应力以以及淬火火变形开开裂的倾倾向。1）CCrWMMn CrrWMnn钢的硬硬度、强强度、韧韧性、淬淬透性及及热处理理变形倾倾向均优优于碳素素工具钢钢。钢中中W形成成的碳化化物硬度度很高，耐耐磨性好好，W还还能细化化晶粒。主主要用作作轻载荷荷冲裁模模、拉深深模及弯弯曲、翻翻边模。但但其形成成网状碳碳化物的的倾向大大，不宜宜制作大大截面模模具。CrWMMn钢一一般需要要进行球球化退火火处理，球球化退火火工艺规规范如图图9.11.3所所示。图9.11.3 CrWWMn钢钢球化退退火工艺艺规范

26、 图图9.11.4 9SiiCr钢钢球化退退火工艺艺规范CrrWMnn钢的淬淬火温度度一般为为82008440，油冷冷，4060mmm尺寸寸的工件件油冷能能够淬透透。回火火温度一一般为11702000，回火火后硬度度可以达达到600622HRCC左右。淬淬火及低低温回火火后含有有较多碳碳化物，具具有较高高的硬度度和耐磨磨性。但但在25503350回火时时，其韧韧性降低低，应予予避免。2) 9MMn2VV钢 9MMn2VV钢是不不含有CCr、NNi等较较贵重元元素的经经济性低低合金模模具钢。由由于含有有少量的的V，细细化了钢钢的晶粒粒，减小小了钢的的过热敏敏感性。该该钢冷加加工性能能和热处处理工

27、艺艺良好，变变形开裂裂倾向小小。但其其淬透性性、淬硬硬性、回回火抗力力、强度度等性能能不如CCrWMMn钢。适适合用于于尺寸较较小的冷冷冲模、冷冷压模、雕雕刻模、落落料模等等。主要要热处理理工艺如如下：等温温退火工工艺：77507800，保温温355h，等等温温度度67007000，保温温466h。淬火火工艺：淬火温温度78808820，油冷冷，硬度度61HHRC以以上。回火火工艺:：回火火温度11502000，空冷冷，硬度度5962 HRCC。回火火温度在在20003000时有回火脆脆性存在在，应避避免在此此温度范范围回火火。3）99SiCCr钢 9SSiCrr钢在我我国有悠悠久的使使用历史

28、史。钢中中含有CCr和SSi，提提高了钢钢在贝氏氏体转变变区的稳稳定性，SSi还可可细化碳碳化物，有有利于提提高耐磨磨性、回回火稳定定性和塑塑性变形形能力，淬淬透性较较好，适适合进行行分级淬淬火或等等温淬火火，有利利于防止止模具淬淬火变形形开裂。该该钢主要要用作中中小型轻轻负荷冷冷作模具具，如冷冷冲模、冷冷挤压模模及打印印模等。其主主要热处处理工艺艺如下：退火工艺艺：78808810，保温温244h，等等温温度度70007220，保温温466h（图图9.11.4）。淬火火工艺：淬火温温度86608880，油冷冷，硬度度6265HHRC。回火火工艺；回火温温度18802200，空冷冷，硬度度60

29、62HHRC。回回火温度度在20003300有回火火脆性存存在，应应避免在在此温度度范围回回火。4.高合合金模具具钢的热热处理高合合金模具具钢有含含高铬和和中铬工工具钢、高高速钢、基基体钢等等。此类类钢含有有较多的的合金元元素，具具有淬透透性好、耐耐磨性高高及淬火火变形小小等特点点，广泛泛用作承承受负荷荷大、生生产批量量大、耐耐磨性要要求高及及形状复复杂的模模具。（11）高碳碳高铬钢钢 此类钢的的成分特特点是高高铬量、高高碳量，是是冷作模模具钢中中应用范范围最广广、数量量最大的的。代表表性钢号号有Crrl2、CCrl22MoVV、Crrl2MMolVVl (D2)、Crrl2WW等。 该类钢钢

30、锻后通通常采用用球化退退火处理理，退火火后硬度度为20072255HHB。常常用的淬淬火工艺艺为： 1）较较低温度度淬火 将CCrl22钢加热热到96609980，油冷冷，淬火火后硬度度为622HRCC以上。对对Crll2MooV钢，淬淬火温度度为1002010550，油冷冷，淬火火后硬度度为622HRCC以上。采采用此种种方法可可使钢获获得高硬硬度、高高耐磨性性和高精精度尺寸寸，用于于制作冷冷冲压模模具。2）较较高温度度淬火及及多次高高温回火火 对Crrl2钢钢，加热热到1005011000，油冷冷，淬火火后硬度度为422500HRCC。对CCrl22MoVV钢，淬淬火温度度为1110011

31、550，油冷冷，淬火火后硬度度为422500HRCC。较高高温度淬淬火加上上多次高高温回火火，可以以使钢获获得高红红硬性和和耐磨性性，用于于制作高高温下工工作的模模具。 Crll2型钢钢淬火后后应及时时回火，回回火温度度可以根根据要求求的硬度度而定。对对于要求求高硬度度的冷冲冲压模具具，回火火温度在在15001770之间，回回火后硬硬度在660HRRC以上上。对要要求较高高强度、硬硬度和一一定韧性性的冷冲冲压模具具，回火火温度取取25002770，回火火后硬度度为588600HRCC。对于于要求高高冲击韧韧性和一一定硬度度的冷冲冲压模具具，回火火温度可可以提高高到4550左右，回回火后硬硬度为

32、555558HRRC, Crll2型钢钢要避开开27553775的回火火脆性区区。(2)高高碳中铬铬钢 主要有CCr6WWV钢、CCr4WW2MooV钢、CCr6MMolVV钢。(33)高速速钢 铜或铝零零件冷挤挤压时，模模具受力力不太剧剧烈，一一般可以以采用CCrl22型模具具钢。但但黑色金金属冷挤挤压时，受受力剧烈烈，工作作条件十十分恶劣劣，对模模具提出出了更高高的要求求。因此此需要采采用更高高级的模模具钢，如如高速钢钢来制造造模具。高速速钢热处处理后具具有高的的硬度和和抗压强强度、良良好的耐耐磨性，能能满足较较为苛刻刻的冷挤挤压条件件。常用用的冷挤挤压高速速钢有WW6 MMo5 Cr44

33、 V22钢、WWl8CCr4VV钢、66W6MMo5CCr4VV钢。Wll8Crr4V钢钢具有良良好的红红硬性，在在6000时仍具具有较高高的硬度度和较好好的韧性性，但其其碳化物物较粗大大，强度度和韧性性随尺寸寸增大而而下降。WW6Moo5Crr4V22钢具有有良好的的红硬性性和韧性性，淬火火后表面面硬度可可以达到到6466HHRC，是是一种含含Mo低低W的高高速钢，其其碳化物物颗粒较较为细小小，分布布较均匀匀，强度度和韧性性较Wll8Crr4V钢钢为好。大多多数高速速钢制作作的冷挤挤压（包包括冷镦镦）模具具，可以以采用略略低于高高速钢刀刀具淬火火温度的的温度进进行淬火火，如WWl8CCr4V

34、V钢采用用12440112500，W66 Moo5 CCr4 V2钢钢采用11180012200，然后后在5660进行三三次回火火。对于于一些细细长或薄薄壁的模模具，要要求有很很高的韧韧性，则则可以进进一步降降低淬火火温度，以以提高其其使用寿寿命。但但低温淬淬火后，高高速钢抗抗压强度度降低，不不能用于于高负荷荷模具，也会使耐磨性降低。表9.1.3常用冷挤压高速钢经过淬火和不同温度回火热处理后的硬度和冲击韧性。表9.1.33常用冷冷挤压高高速钢经经过淬火火和不同同温度回回火热处处理后的的硬度和和冲击韧韧性牌号淬火温度度/硬度/HHRC无缺口冲冲击韧性性/kggfcm-22500回火530回火55

35、0回火580回火500回火530回火550回火580回火6W6MMo5CCr4VVWl8CCr4VVW6Moo5Crr4 VV212000126001220060.9964.4463.5562.3364.4464.8862.3363.8865.3360.666362.885.72.05.32.76.33.43.25.73.63.59.1.3热作作模具钢钢热处理理1.热作作模具的的工作条条件和对对模具材材料的性性能要求求热作作模具主主要用于于热压力力加工（包包括锤模模锻、热热挤压、热热镦锻、精精密锻造造、高速速锻造等等)和压压力铸造造，也包包括塑料料成型。 热锻锻模，承承受着较较大的冲冲击载荷荷

36、和工作作压力，模模具的型型腔除产产生剧烈烈的摩擦擦外，还还经常与与被加热热到1005012000高温的的毛坯接接触，型型腔表面面温度一一般在4400以上，有有时能达达到60007700，随后后又经水水、油或或压缩空空气对锻锻模进行行冷却，这这样冷热热反复交交替使模模具极易易产生热热疲劳裂裂纹。因因此要求求热锻模模材料要要具有较较高的高高温强度度和热稳稳定性(即红硬硬性)、适适当的冲冲击韧性性和尽可可能高的的导热性性、良好好的耐磨磨性和耐耐热疲劳劳性，在在工艺性性能方面面具有高高的淬透透性和良良好的切切削加工工件能。近年年来被推推广的热热挤压、热热镦锻、精精密锻造造、高速速锻造等等先进工工艺，由

37、由于模具具的工作作条件比比一般热热锻模更更为恶劣劣，因此此对模具具材料提提出了更更高的要要求。这这些模具具在工作作时需长长时间与与被变形形加工的的金属相相接触，或或承受较较大的打打击能量量，模具具型腔的的受热程程度往往往比锤锻锻模具高高，承受受的负荷荷也比锤锤锻模大大，尤其其是黑色色金属挤挤压和高高速锻造造，模具具型腔表表面温度度通常在在7000以上，高高速锻造造时，型型腔表面面的加热热速度为为20000440000/s，温温度可达达9500左右，造造成模具具寿命显显著下降降。所以以特别要要求模具具材料要要有高的的热稳定定性和高高温强度度、良好好的耐热热疲劳特特性能以以及高的的耐磨性性。2.锤

38、锻锻模具的的热处理理常用用作锤锻锻模的钢钢种有55CrNNiMoo, 55CrMMnMoo, 55CrMMnSiiMoVV等。55CrNNiMoo钢具有有高的淬淬透性，良良好的综综合力学学性能，主主要用作作形状复复杂、冲冲击负荷荷大的较较大型锻锻模。55CrMMnMoo钢中不不含有NNi，以以Mo代代替Nii不降低低强度，但但塑性和和韧性降降低，适适于制造造中型锻锻模。5CCrNiiMo钢钢的淬火火温度通通常采用用83008660。由于于淬透性性高，奥奥氏体稳稳定性大大，冷却却时可采采用空冷冷、油冷冷、分级级淬火或或等温淬淬火。一一般是淬淬火前先先在空气气中预冷冷至75507780，然后油冷冷

39、到15501180左右出出油，再再行空冷冷。模具具淬火后后要立即即回火，以以防止变变形与开开裂。 一般热锻锻模回火火后的硬硬度无需需太高，以以保证所所需的韧韧性。生生产上对对不同尺尺寸的热热锻模有有不同硬硬度要求求，因而而回火温温度也应应不同，如如小型模模的硬度度要求444447HRRC，回回火温度度可选择择在19905510；中型型模的硬硬度要求求3842HHR，回回火温度度为52205540；大型模模具要求求3437HHRC，回回火温度度为56605580。模具具淬火后后内应力力较大，回回火加热热时应缓缓慢升温温或预热热(35504400)均匀匀后，升升至所需需的回火火温度，保保温时间间不

40、少于于3h。 3.热挤挤压及压压铸等模模具的热热处理热挤挤压及压压铸等模模具要求求模具钢钢有较高高的高温温性能，如如热强性性、热疲疲劳、热热熔损、回回火抗力力及热稳稳定性等等。因此此，此类类钢含有有较多的的Cr、WW、Sii、Moo、V等等元素，以以保证拥拥有以上上性能。我我国标准准中应用用最多的的代表性性牌号有有3Crr2W88V、44Cr55MoSSiVll、4CCr5MMoSiiV、44Cr33Mo33SiVV、 44Cr55W2VVSi等等。3CCr2WW8V钢钢虽然只只含有00.3%0.4%CC，但由由于钨、铬铬含量高高，组织织上仍属属于过共共析钢。其其工艺性性能、热热处理规规范与C

41、Crl22MoVV钢颇为为类似。退退火工艺艺为83308850保温334hh，常用用的淬火火处理温温度为11050011150，除缓缓慢加热热外，大大件或复复杂模具具应在88008500预热均均温，回回火时也也有二次次硬化现现象，回回火选择择55006220的高温温回火。 3CCr2WW8V钢钢广泛用用做黑色色和有色色金属热热挤压模模以及CCu、AAl合金金的压铸铸模。这这种钢的的热稳定定性高，使使用温度度达6550，但钨钨系热作作模具钢钢的导热热性低，冷冷热疲劳劳性差。我我国在220世纪纪80年年代初引引进国外外通用的的铬系热热作模具具钢H113(44Cr55MoSSiVll)，HHl3钢钢

42、的合金金含量比比3Crr2W88V钢低低，但淬淬透性、热热强性、热热疲劳性性、韧性性、塑性性都比前前者好，在在使用温温度不超超过6000时，代代替3CCr2WW8V钢钢，模具具寿命有有大幅度度提高，因因此H113钢迅迅速得到到推广应应用。 HH13钢钢的热处处理工艺艺为：退退火温度度80008440，保温336hh，以330/h冷冷至5000以下空空冷，也也可以采采用球化化退火工工艺。淬淬火温度度为1004010880，油冷冷至50005550后出油油空冷。回回火温度度为58806620，保温温233，回火火2次。经经上述工工艺处理理后的HH13钢钢模具硬硬度为444551HRRC。9.1.4

43、塑料料模具钢钢热处理理塑料制品品已在工工业及日日常生活活中得到到广泛应应用。塑塑料模具具已向精精密化、大大型化方方向发展展，对塑塑料模具具钢的性性能要求求越来越越高。塑塑模钢的的性能应应根据塑塑料种类类、制品品用途、成成型方法法和生产产批量大大小而定定。一般般要求塑塑料模具具钢有良良好的综综合性能能，对模模具材料料的强度度和韧要要求不如如冷作和和热作模模具高，但但对材料料的加工工工艺性性能要求求高，如如热处理理工艺简简便、处处理变形形小或者者不变形形、预硬硬状态的的切削加加工性能能好、镜镜面抛光光性能和和图案蚀蚀刻性能能优良等等。塑料料模具钢钢所要求求的基本本性能如如下：1)综合力力学性能能

44、成成型模具具在工作作过程中中要受到到不同的的温度、压压力、侵侵蚀和磨磨损用。因因此要求求模具材材料组织织均匀，无无网状及及带状碳碳化物出出现，热热处理过过程应具具有较小小的氧化化、脱碳碳及畸变变倾向，热热处理以以后应具具有一定定的强度度。为保保证足够够的抗磨磨损性能能，许多多塑料模模具经调调质后再再进行渗渗氮或镀镀铬等表表面强化化处理。2)切削加加工性能能 对对于大型型、复杂杂和精密密的注射射模具，通通常预硬硬化到228335HRRC之间间，再进进行切削削和磨削削加工，至至所要求求的尺寸寸和精度度后再投投人使用用，从而而排除热热处理变变形、氧氧化和脱脱碳的缺缺陷。因因此常用用加入易易切削元元素

45、S、CCo和稀稀土，以以改善预预硬的切切削加工工性能。3)镜面加加工性 能做做光盘和和塑料透透镜等塑塑料制品品的表面面粗糙度度要求很很高，主主要由模模具型腔腔的粗糙糙度来保保证。一一般模具具型腔的的粗糙度度要比塑塑料制品品的高一一级。模模具钢的的镜面加加工性能能与钢的的纯洁度度、组织织、硬度度和镜面面加工技技术有关关。高的的硬度、细细小而均均匀的显显微组织织、非金金属夹杂杂少，均均有利于于镜面抛抛光性提提高。镜镜面抛光光性要求求高的塑塑料模具具钢常采采用真空空熔炼、真真空除气气。4)图案蚀蚀刻性能能 某某些塑料料制品表表面要求求呈现清清晰而丰丰满的图图案花纹纹，皮革革工业中中大型皮皮纹压花花版

46、，都都要求模模具钢有有良好的的图案光光刻性能能。图案案光刻性性能对材材质的要要求与镜镜面抛光光性能相相似，钢钢的纯洁洁度要高高，组织织要致密密，硬度度要高。5)耐蚀性性能 含氯和和氟的树树脂以及及在ABBS树脂脂中添加加抗燃剂剂时，在在成型过过程中将将释放出出有腐蚀蚀性的气气体。因因此，这这类塑料料模具要要选用耐耐蚀塑料料模具钢钢，或镀镀铬，或或采用镍镍磷非晶晶态涂层层。另外外，还要要求塑料料模具钢钢有良好好的预硬硬化性能能、较高高的冷压压性能和和补焊性性能等。 塑料料模具钢钢根据化化学成分分和使用用性能，可可以分为为：渗碳碳型、预预硬化型型、耐蚀蚀型、时时效硬化化型和冷冷挤压成成形型等等。它们们的热处处理分述述如下。1.渗碳碳型塑料料模具钢钢的热处处理受冲冲击大的的塑料模