【正文】 回火穩(wěn)定性，、等與碳形成細(xì)小彌散的合金碳化物，提高硬度和耐磨性，細(xì)化晶粒，進(jìn)一步增加回火穩(wěn)定性。其制造工藝路線安排如下：下料→球化退火→機(jī)加工→淬火+低溫回火→磨平面→拋槽→開口球化退火采用等溫處理工藝：800～810℃（2～4）爐冷→700～720℃（6～8）爐冷→500℃空冷。然后在190～200℃低溫回火，降低殘余應(yīng)力，保留較高的硬度值60～63。高速鋼優(yōu)于其他工具鋼的主要之處是其具有良好的紅硬性，在切削零件刃部溫度高達(dá)600℃時(shí)，硬度仍不會(huì)明顯降低。另一方面是在加熱時(shí)使含一定量的碳、淬火得到的有較高的硬度和耐磨性。的作用與相似，一份可代替兩份，而且還能提高韌性和消除第二類回火脆性。高速鋼中鉻含量一般都在4％左右，過高了會(huì)增加殘余量，過低淬透性則達(dá)不到要求。⑵熱處理特點(diǎn) 高速鋼的碳及合金元素含量都較高，屬于萊氏體鋼，鑄態(tài)組織有粗大、魚骨狀的共晶碳化物，分布不均勻，會(huì)使強(qiáng)度下降，脆性增加，并且不能通過熱處理來改變碳化物分布，只有通過鍛造將其碎化，使其均勻分布，鍛后必須緩冷。①球化退火 高速鋼鍛造后的硬度很高，只有經(jīng)過退火降低硬度才能進(jìn)行切削加工。②淬火+回火 高速鋼中含大量合金元素，導(dǎo)熱性差。對(duì)于形狀復(fù)雜、要求小變形的刀具，先將其淬入580～620℃的中性鹽浴中分級(jí)均溫，然后再空冷，可防止變形、開裂。這是因?yàn)闇囟壬?，中析出了?xì)小彌散的特殊碳化物、等，造成了第二相的彌散強(qiáng)化效應(yīng)，此外由于部分碳及合金元素從殘余中析出，點(diǎn)升高，鋼在回火冷卻時(shí)，部分殘余轉(zhuǎn)變?yōu)?，發(fā)生了“二次淬火”，使硬度升高。鋼淬火+三次回火后組織為回火+碳化物+少量殘余。 模具鋼用作冷沖壓模、熱鍛壓模、擠壓模、壓鑄模等模具的鋼稱為模具鋼。截面尺寸較大的模具還要求具有較高的淬透性，高精度模具則要求熱處理變形小。⑶熱處理特點(diǎn) 冷作模具鋼熱處理目的是最大限度滿足其性能要求，以便能正常工作，下面是冷作模具專用鋼制造沖孔落料模的熱處理工藝方法及制定生產(chǎn)工藝路線。鍛后退火工藝與高速鋼的等溫退火工藝相似，退火后硬度小于255，可進(jìn)行機(jī)械加工。對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸和負(fù)荷較大的模具多用型鋼如 、鋼或 等，它們淬透性、耐磨性和強(qiáng)度較高，淬火變形較小。工作過程中還要反復(fù)受到冷卻介質(zhì)冷卻和熱態(tài)金屬加熱的交替作用，模具工作面出現(xiàn)熱疲勞“龜裂紋”。⑶熱處理特點(diǎn) 熱作模具鋼熱處理的目的主要是提高紅硬性、抗熱疲勞性和綜合力學(xué)性能，最終熱處理一般為淬火+高溫（或中溫）回火，以獲得均勻的回火索氏體（或回火屈氏體）。鍛后要緩冷，防止應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋，采用780～800℃保溫4～5退火，消除鍛造應(yīng)力，改善切削加工性能，為最終熱處理作組織上的準(zhǔn)備。熱擠壓模沖擊載荷較小，但模具與熱態(tài)金屬長(zhǎng)時(shí)間接觸，對(duì)熱強(qiáng)性和紅硬性要求較高，常選用或鋼，淬火后多次回火產(chǎn)生二次硬化，組織與高速鋼類似。無論是熱固性塑料成形還是熱塑性塑料成形都是在加熱和加壓過程下完成的。⑶表面具有較高硬度（一般45），耐磨、耐蝕，保證尺寸精度、表面質(zhì)量長(zhǎng)期不變。國(guó)內(nèi)塑料模具目前常采用一些一般鋼種代用，如用滲碳鋼、熱作模具鋼、甚至型鋼等。這些塑料模具鋼按其制模方法分為兩大類，即切削成形塑料模具鋼和冷擠壓成形塑料模具鋼，前者可細(xì)分為若干小類。20鋼是國(guó)外使用廣泛的預(yù)硬型塑料模具鋼，其淬火加熱溫度為830～870℃，油中淬火，回火溫度范圍為550～600℃，預(yù)硬至30～35。13是一種通用的熱作模具鋼（即我國(guó)的鋼），國(guó)外還用于制作熱固性塑料用模具。⑵易切削預(yù)硬鋼 為了改善預(yù)硬型塑料模具鋼的被切削性能，可在鋼中加入易切削元素。當(dāng)和在鋼中以?shī)A雜存在時(shí)，可以在切削過程中起到減低切削力和易于斷屑的作用，而且還能起到出屑的潤(rùn)滑作用，使加工零件得到低的表面粗糙度。用制作的塑料模、膠木模等有較高的使用壽命。5CrNiMnMWSCa（代號(hào)5NiSCa）是一種SCa復(fù)合系易切削塑料模具鋼，鋼中硫化物的形態(tài)、分布和鋼的各向異性得到改善，在大截面的鋼材中硫化物分布仍比較均勻。）。淬火加熱溫度為860～900℃，油冷，在575～650℃范圍內(nèi)回火，硬度為35～45。時(shí)效引起的變形極其微小，因此，此類鋼可作精密或超精密塑料模具用鋼。但此類鋼價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)極少使用。鋼的鏡面加工性能好，圖案蝕刻性優(yōu)良，光刻圖案清晰均勻。的固溶處理溫度是850～900℃，硬度為30～32，經(jīng)490～510℃時(shí)效，硬度可達(dá)40～42。冷擠壓成形塑料模具鋼經(jīng)軟化退火后應(yīng)有高塑性低變形抗力以易于冷擠壓成形，經(jīng)表面硬化處理后表面應(yīng)具有高硬度，心部應(yīng)有足夠的強(qiáng)韌性以適應(yīng)模具工作條件。鋼種代號(hào)化學(xué)成分（％）退火硬度HBSCMnSiCrNiMoVP2(美)113P4(美)122ASSAB 8416(瑞典)95～110LJ(中)≤＜＜87～105此類鋼有低的含碳量，以降低退火硬度，擠淺型腔時(shí)，退火硬度應(yīng)低于160，擠復(fù)雜型腔時(shí)退火硬度應(yīng)低于100。⑴工作條件和性能要求 量具在使用過程中始終與被測(cè)零件緊密接觸并作相對(duì)移動(dòng)，主要承受磨損破壞。⑶熱處理特點(diǎn) 主要目的是得到高硬度和高耐磨性，保持高的尺寸穩(wěn)定性。塊規(guī)是機(jī)械制造行業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)量塊，硬度值要求達(dá)到62～65，長(zhǎng)期使用時(shí)尺寸應(yīng)保持高穩(wěn)定性。時(shí)效處理則可以松弛殘余應(yīng)力和防止因分解而引起的尺寸收縮效應(yīng)，保證塊規(guī)高的硬度和尺寸穩(wěn)定性。對(duì)于量塊、量規(guī)等形狀復(fù)雜、精度要求高的量具可用、等鋼制造。主要有不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。如表示鑄造高錳鋼，含錳平均為13％，序號(hào)為1?；瘜W(xué)腐蝕包括鋼的高溫氧化、脫碳，石油生產(chǎn)和輸送過程鋼的腐蝕，氫和含氫氣氛對(duì)鋼的腐蝕（氫蝕）等。原先已拋光的金屬磨面因組織的電極電位不同產(chǎn)生了腐蝕，導(dǎo)致了凹凸不平（），它們對(duì)外來光線的漫散射不同，在金相顯微鏡下就觀察到了明暗相間的珠光體組織。如含、的合金鋼在高溫下能形成致密的氧化鋁、氧化鉻保護(hù)膜，阻礙氧原子向內(nèi)擴(kuò)散，提高了抗氧化性。加入某些元素提高基體的電極電位，就能夠延緩基體的腐蝕，提高耐蝕性。～％，的含量為1～14％，因此通稱為型鋼，鋼號(hào)有、鋼。、等鋼含碳量較高，形成的碳化物量較多，強(qiáng)度、硬度、耐磨性較高，但是耐蝕性較差。常用鋼的含碳量小于 ％，的含量在12～32％之間，鋼號(hào)有、等。由于不銹鋼在加熱和冷卻時(shí)不發(fā)生相變，不能應(yīng)用熱處理方法強(qiáng)化，所以強(qiáng)度比不銹鋼低，一般在退火或正火態(tài)下使用。的主要作用是產(chǎn)生鈍化，阻礙陽(yáng)極反應(yīng)，提高耐蝕性。不銹鋼的耐腐蝕性能很好，其處于狀態(tài)，焊接性和冷熱加工性能也很好，是目前應(yīng)用最廣泛的不銹鋼。因此常將鋼加熱到1050～1100℃，使碳化物全部溶于，然后水冷抑制碳化物析出，經(jīng)過固溶處理后，室溫下即保持單相組織。經(jīng)過穩(wěn)定化處理后的鋼不但消除了晶間腐蝕，還具有較好的高溫強(qiáng)度。高溫下晶界上易析出，使晶界附近鉻的含量降低，介質(zhì)中容易造成晶間腐蝕。不銹鋼常用的熱處理方法大致有以下三種。利用其與較大的親和力抑制在晶界上析出，消除晶間腐蝕現(xiàn)象。⑶不銹鋼 這類鋼有較高含量的，擴(kuò)大了區(qū)域，室溫下能夠保持單相組織，所以稱之為不銹鋼，一般含量在17～19％之間，的含量在8～11％之間，又簡(jiǎn)稱為188不銹鋼。含量越高，耐蝕性越好。常用的熱處理方法是淬火+低溫回火，得到回火組織，硬度可達(dá)50。可在大氣、蒸汽等介質(zhì)腐蝕條件下工作，用作受沖擊載荷的汽輪機(jī)葉片、鍋爐管附件、水壓機(jī)閥等。 常用不銹鋼 常用不銹鋼根據(jù)室溫組織狀態(tài)大致分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼等。如當(dāng)鎳、錳或鉻的含量達(dá)一定值時(shí)，就可得到單相奧氏體鋼或單相鐵素體鋼。金屬材料腐蝕破壞的主要形式是電化學(xué)腐蝕，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用以下措施加以防護(hù)。下面以在硝酸酒精溶液中珠光體組織的浸蝕來說明電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。 金屬腐蝕的基本概念金屬的腐蝕常分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類。但是不銹鋼、耐熱鋼在含碳量很低時(shí)，表示方法有所不同，當(dāng)平均含碳量＜％或＜％時(shí)，分別在第一個(gè)合金元素符號(hào)前冠“00”或“0”表示其平均含碳量，例如，、鋼等。對(duì)于在化工、煤礦、野外使用的對(duì)耐蝕性要求較高的量具可用、等鋼制造。時(shí)效后低溫回火目的是在保證高硬度、高耐磨性的基礎(chǔ)上，消除磨削應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。其工藝為780～800℃加熱，在以下690～710℃長(zhǎng)時(shí)間等溫，硬度為217～955。然后低溫回火消除應(yīng)力，保證高硬度和高耐磨性。⑵化學(xué)成分 量具鋼含碳量較高，～％之內(nèi)，以保證良好的硬度和耐磨性。鋼熱處理后表面得到回火及少量殘余基體上分布著粒狀碳化物的組織，心部則是針狀，島和多邊形的混合組織，表面的高硬度和心部的強(qiáng)韌性得到良好的配合。這些代用鋼種或因淬透性太差，模具心部性能很低，表層與心部結(jié)合強(qiáng)度不夠，使用過程中常發(fā)生塌陷和剝落；或因水淬變形過大難以控制，不能保證模具的精度，或因不易退火軟化導(dǎo)致冷擠壓成形性不好，均不能滿足需要。也可以進(jìn)行滲氮處理。（代號(hào)）是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的含銅低鎳時(shí)效鋼。經(jīng)880℃淬火和680～700℃高溫回火，的硬度為20～25，可順利進(jìn)行各種機(jī)械加工。①馬氏體時(shí)效鋼 馬氏體時(shí)效鋼是一種超高強(qiáng)度鋼，有很高的強(qiáng)度和韌性，又有良好的耐蝕性，時(shí)效變形極小。⑶時(shí)效硬化鋼 時(shí)效硬化塑料模具鋼經(jīng)過預(yù)處理（固溶或淬火+高溫回火）。鋼的鏡面拋光性能很好，保持表面低粗糙度的能力強(qiáng)，鋼的圖案蝕刻性能良好。還生成鈣鋁硅酸鹽類型的易切削相（在鋼中單獨(dú)加人易切削元素，所形成的夾雜物易成條狀分布，從而使鋼的橫向力學(xué)性能明顯低于縱向。的拋光性能好。8Cr2MnWMoVS（代號(hào)8Cr2S）是我國(guó)研制的系易切削精密模具鋼。這類塑料模具鋼共同的缺點(diǎn)是預(yù)硬狀態(tài)不易切削加工。20鋼合金元素含量不高，隨著塑料模具向大型化發(fā)展，其淬透性常不能滿足要求，模具型腔底部因硬度不足而易出現(xiàn)劃痕，因而又出現(xiàn)了合金元素含量稍高的718鋼和鋼等。 一些切削成形塑料模具鋼的化學(xué)成分(％)類別鋼 種 代 號(hào)CMnSiCrNiMoV其 它調(diào)質(zhì)鋼P(yáng)20(美)718(瑞典)KTV(日)≤H13(美)易切削預(yù)硬鋼P(yáng)MF(日)＜～40CrMnMo7(德)8Cr2S(中)≤ ～5NiSCa(中)≤～～時(shí)效硬化鋼MAS1(日)＜＜＜＜，,N3M(日)25CrNi3MoAl(中)PMS(中)≤Cu ⑴調(diào)質(zhì)鋼 ～％范圍內(nèi)，并含有適當(dāng)?shù)?、等元素，一般作預(yù)硬鋼使用，即在鋼廠經(jīng)過充分鍛打制成模塊，預(yù)先熱處理至要求硬度后，供使用單位制模，不再進(jìn)行熱處理，完全避免了因熱處理引起的變形。但用這些鋼種制造塑料模具，其冷加工成形性，熱處理變形性往往不能滿足要求。一些國(guó)家已有塑料模具鋼系列鋼號(hào)和專用鋼種。但是塑料制品形狀復(fù)雜，尺寸精密，表面光潔，在壓制成形過程中還可能產(chǎn)生一些腐蝕性氣體，相應(yīng)地模具必須是復(fù)雜精密，光潔耐用，并有一定耐蝕性，所以，塑料模具鋼應(yīng)具有以下性能：⑴拋光性能好，以獲得低粗糙度的表面，為此鋼材應(yīng)材質(zhì)純凈，組織致密。 常用熱作模具鋼的化學(xué)成分、熱處理等參見GB129985?；鼗鹣藨?yīng)力，獲得回火（或回火）組織，以得到所需的性能。其熱鍛模要求硬度為351～387，抗拉強(qiáng)度大于1200～1400，沖擊值大于 32～56，同時(shí)還要滿足對(duì)熱作模具淬透性、抗熱疲勞性等的要求。⑵化學(xué)成分 ～％之間，以獲得所需的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和韌性，含碳量過高，會(huì)導(dǎo)致韌性和導(dǎo)熱性下降；含碳量過低，強(qiáng)度、硬度、耐磨性難以保證。⑴工作條件和性能要求 熱作模具鋼在工作時(shí)經(jīng)常接觸熾熱的金屬，型腔表面溫度高達(dá)400～600℃。如果要求模具具有較高的紅硬性，能夠在400～450℃條件下工作，則要進(jìn)行“二次硬化法”處理，將淬火加熱溫度提高到1100～1150℃，此時(shí)由于鋼中出現(xiàn)了大量的殘余，硬度僅為42～50，但是隨后在510～520℃高溫下三次回火，析出了細(xì)小彌散的合金碳化物及殘余轉(zhuǎn)變?yōu)?，產(chǎn)生“二次硬化”現(xiàn)象，硬度回升到60～62，紅硬性也較好，但是淬火加熱溫度較高，組織粗化會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度和韌性下降。為此，設(shè)計(jì)其生產(chǎn)工藝路線如下：鍛造→退火→機(jī)加工→淬火+回火→精磨或電火花加工→成品鋼的組織與性能與高速鋼相類似，合金元素含量較高，鍛后空冷易出現(xiàn)組織，一般鍛后都采用緩冷。是冷作模具鋼中的主要合金元素，能提高淬透性，形成或等碳化物，能明顯提高鋼的耐磨性。 冷作模具鋼冷作模具鋼是用于在室溫下對(duì)金屬進(jìn)行變形加工的模具，包括冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模、拉絲模、落料模等。⑶常用高速鋼 我國(guó)常用高速鋼有鎢系鋼如，紅硬性和加工性能好，鎢鉬系鋼如 ，耐磨性、熱塑性和韌性較好，但脫碳敏感性較大，而且磨削性能不如鎢系鋼。高速鋼淬火后要在560℃回火三次是因?yàn)橐淮位鼗鸩荒芡耆龤堄啵谝淮位鼗鸷?，殘余量?0％降為15％左右，第二次回火后還有5～7％，第三次回火后殘余減少為1～2％。為了減少殘余，穩(wěn)定組織，消除應(yīng)力，提高紅硬性，高速鋼要進(jìn)行多次回火。合金元素只有溶入高速鋼中才能有效地提高其紅硬性，所以，高速鋼淬火溫度都比較高，一般在1270℃加熱，但是溫度也不可過高，否則晶粒長(zhǎng)大明顯，殘余量也會(huì)增加。球化退火后組織為和均勻分布的合金碳化物所組成。下面以鋼制造盤形齒輪銑刀為例，說明其熱處理工藝選用和生產(chǎn)工藝路線的制定。碳化物為或，比、碳化物都穩(wěn)定，而且是細(xì)小彌散分布，加熱時(shí)很難溶解，對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大有很大的阻礙作用，并能有效地提高硬度和耐磨