模具鋼材熱處理的先進技術簡析

    模具制造的成本高，如S136.8407.DC53.NAK80.特別是一些精密復雜的冷沖模、塑料模、壓鑄模等。采用熱處理技術提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具壽命，有顯著的經濟效益，我國模具技術工作者十分重視模具熱處理技術的發展。

    模具熱處理應用

    1真空熱處理

    模具鋼材DC53經真空熱處理后有良好的表面狀態，變形小。與大氣下的淬火比較，真空油淬后模具表面硬化比較均勻，而且略高一些，主要原因是真空加熱時，模具鋼材表面呈活性狀態，不脫碳，不產生阻礙冷卻的氧化膜。在真空下加熱，鋼的表面有脫氣效果，因而具有較高的力學性能，爐內真空度越高，抗彎強度越高。真空淬火后，鋼的斷裂韌性有所提高，模具壽命比常規工藝普遍提高40%~400%，甚至更高。冷作模具真空淬火技術已得到較廣泛的使用。

    2深冷處理

    近年來的研究工作表明，模具鋼經深冷處理(-196℃)，可以提高其力學性能，一些模具經深冷處理后顯著提高了使用壽命。模具鋼材的深冷可以在淬火和回火工序之間進行，也可在淬火回火之后進行深冷處理。如果在淬火、回火后鋼中仍保留有殘余奧氏體，則在深冷處理后仍需要再進行一次回火。深冷處理能提高鋼的耐磨性和抗回火穩定性。深冷處理不僅用于冷作模具，也可用于熱作模具和硬質合金。深冷處理技術已越來越受到模具熱處理工作者的關注，已開發出專用深冷處理設備。不同鋼種在深冷過程中的組織變化及其微觀機制及其對力學性能的影響，尚需進一步研究。

    3模具的高溫淬火和降溫淬火

    一些熱作模具鋼材，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常規淬火溫度加熱淬火，可以減少鋼中碳化物的數量、改善其形態和分布，使固溶于奧氏體中碳的分布均勻化，淬火后可在鋼中獲得更多的板條馬氏體，提高其斷裂韌性和冷熱疲勞抗力，從而延長模具使用壽命。例如3Cr2W8V鋼制的一種熱擠壓模具，常規淬火溫度為1080~1120℃，回火溫度為560~580℃。當淬火溫度提高至1200℃，回火溫度為680℃(2次)，模具壽命提高了數倍。

    W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速鋼和Cr12MoV等高合金冷作模具鋼，可適當降低其淬火溫度，以改善其塑韌性，減少脆性開裂傾向，從而提高模具壽命。例如W6Mo5Cr4V2的淬火溫度可選用1140~1160℃。

    4高能束熱處理

    高能束熱處理的熱源通常是指激光、電子束、離子束等。它們共同的特征是：供給模具鋼材表面功率密度至少103W/㎝2。它們的共同特點是：加熱速度快，加熱面積可根據需要選擇，工件變形小，不需要冷卻介質，處理環境清潔，可控性能好，便于實現自動化處理。國內外對高能束熱處理的原理、工藝等均投入較多的研究，比較成熟的是激光相變硬化、小尺寸電子束處理和中等功率的離子注入，并在提高模具壽命方面獲得了應用。

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