【正文】 速度慢，主要是由于傳熱方式以輻射為主。加熱溫度為1200℃時，簡單、小型模具可在850℃進行一次預(yù)熱，大型、復(fù)雜模具可采用兩次預(yù)熱。在高溫高真空下，模具鋼中的合金元素容易蒸發(fā)，影響模具表面質(zhì)量和性能?！　?）清洗 通常來用真空脫脂的方法?！　?）真空回火爐 對于熱處理后不再進行機械加工的模具工作面，淬火后盡可能采用真空回火，特別是真空淬火的工件(模具)，它可以提高與表面質(zhì)量相關(guān)的力學(xué)性能，如疲勞性能、表面光亮度、耐腐蝕性等。氣淬的零件表面質(zhì)量好，變形小，不需清洗，爐子結(jié)構(gòu)也較簡單?！　?）真空淬火爐 真空淬火分為油淬和氣淬。　　1）真空退火爐 真空退火爐的真空度為102~103Pa，溫度的升降應(yīng)能自動控制。（2）真空熱處理設(shè)備真空熱處理技術(shù)的關(guān)鍵是采用合適的設(shè)備(真空退火爐、真空淬火爐、真空回火爐)。 4）由于在密封條件下處理，有無公害和保護環(huán)境等優(yōu)點。如W6Mo5Cr4V2鋼凸模真空熱處理后，在氮氣中冷卻，變形實測結(jié)果表明。2）在大氣中熔煉的金屬和合金，由于吸氣而使韌性下降，強度降低，在真空熱處理時，可使吸收的氣體釋放，從而增加了強度和韌性，提高了模具的使用壽命。模具真空淬火技術(shù)在我國已得到較廣泛的應(yīng)用。真空加熱時，模具鋼表面呈活性狀態(tài)，不脫碳，不產(chǎn)生阻礙冷卻的氧化膜。模具鋼經(jīng)過真空熱處理后具有良好的表面狀態(tài)，其表面不氧化、不脫碳，淬火變形小。 近年來，真空熱處理技術(shù)在我國發(fā)展較為迅速。利用真空作為理想的加熱介質(zhì)，制成真空熱處理爐。 4．真空熱處理　　在熱處理時，被處理模具零件表面發(fā)生氧化、脫碳和增碳等效應(yīng)，都會給模具使用壽命帶來嚴(yán)重的影響。中溫回火主要用于熱鍛模具。冷沖壓、冷鐓、冷擠壓模具，需要相當(dāng)高的硬度和耐磨性，常采用低溫回火。　　1）低溫回火 鋼大部分是淬火高碳鋼和淬火高合金鋼?！　Q定模具回火后的組織和性能最重要的因素是回火溫度。（4）回火回火是緊接淬火的一道熱處理工藝，大多數(shù)淬火模具鋼都要進行回火。淬火介質(zhì)種類很多，常用的淬火介質(zhì)有水、NaCl（5%~10%）水溶液、NaOH (10%一50%)水溶液以及各種礦物油等。產(chǎn)生變形或開裂。但是。淬火加熱時間參見有關(guān)熱處理手冊。牌號Ac1或Ac3/℃淬火溫度/℃牌號Ac1或Ac3/℃淬火溫度/℃45T8A~Tl2A40cr60Si2Mn GCr5 　　　　　　 780730780820745820~850770~800830~860840~870820~8609SiCrCrl2MoV3Cr2W8VW6Mo5Cr4V2Wl8Cr4v770810810810820860~8801000~10501050~11001190~12301260~1290（2）淬火時間的確定淬火加熱時間通常將工件升溫和保溫所需的時間計算在一起，而統(tǒng)稱為加熱時間。 為常用模具鋼的相變點及淬火加熱溫度。(1) 淬火溫度的確定淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到均勻細(xì)小的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織?；鼗鹗谴慊鸸に嚨暮罄m(xù)工序，是將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度(根據(jù)回火后的組織和性能要求而定)，充分保溫后，以適當(dāng)?shù)乃俣冗M行冷卻的熱處理工藝。　　淬火和回火是模具鋼或模具零件強化的主要手段。因此，對于亞共析鋼來說，相同鋼正火后組織中析出的鐵素體數(shù)量較少，珠光體數(shù)量較多，且珠光體的片間距較小，對于過共析鋼來說，正火可以抑制先共析網(wǎng)狀滲碳體的析出?！　≌鹋c完全退火相比，兩者的加熱溫度基本相同，但正火的冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。其目的是為了降低硬度、改善切削加工性能，以及獲得均勻的組織，改善熱處理工藝性能，為以后的淬火作組織準(zhǔn)備?！　?4)球化退火 是使鋼中的碳化物球化，獲得球狀珠光體的一種熱處理工藝，它實際上是不完全退火的一種。3）等溫退火 將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫足夠的時間，使其組織完全奧氏體化，然后在低于Ac1溫度以下的適當(dāng)溫度進行保溫，使奧氏體在此溫度下進行等溫轉(zhuǎn)變，完成組織轉(zhuǎn)變,然后從爐中取出空冷?！　?）不完全退火 將鋼加熱到Ac1~Ac3（亞共析鋼）或Ac1~Accm（過共析鋼）之間，保溫一定時間后緩慢冷卻，以獲得接近于平衡組織的熱處理工藝?！　⊥嘶鸸に嚫鶕?jù)加熱溫度不同可分為： 　　1）完全退火 將模具鋼加熱到臨界溫度Ac3以上20~30℃，保溫足夠的時間，使其組織完全奧氏體化，然后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。其組織為鐵素體基體上分布著碳化物。由于真空熱處理技術(shù)具有防止加熱氧化、不脫碳、真空除氣、變形小及硬度均勻等特點，近年來得到廣泛的推廣應(yīng)用?！　「鶕?jù)熱處理在零件生產(chǎn)工藝流程中的位置和作用，熱處理又可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理?！　∧＞咪摰臒崽幚砉に囀侵改＞咪撛诩訜?、冷卻過程中，根據(jù)組織轉(zhuǎn)變規(guī)律制定的具體熱處理加熱、保溫和冷卻的工藝參數(shù)。在模具設(shè)計制造過程中，若能正確選用鋼材，選擇合理的熱處理及表面強化技術(shù)工藝，對充分發(fā)揮材料的潛在性能、減少能耗、降低成本、提高模具的質(zhì)量和使用壽命都將起到重大的作用。第9章 模具的熱處理及表面強化技術(shù)　　模具熱處理及表面強化是模具制造中的關(guān)鍵工藝之一，直接關(guān)系到模具的制造精度、力學(xué)性能(如強度等)、使用壽命以及制造成本，是保證模具質(zhì)量和使用壽命的重要環(huán)節(jié)。模具在實際生產(chǎn)使用中表明，在模具的全部失效中，由于熱處理不當(dāng)所引起的失效居于首位。當(dāng)前模具熱處理技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)和模具的表面強化技術(shù)。根據(jù)加熱、冷卻方式及獲得組織和性能的不同，熱處理工藝可分為常規(guī)熱處理、表面熱處理（表面淬火和化學(xué)熱處理等）等。模具鋼的常規(guī)熱處理主要包括退火、正火、淬火和回火。　　退火一般是指將模具鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時間，然后使其緩冷至室溫，獲得接近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。目的是消除鋼中的應(yīng)力，降低模具材料的硬度，使材料成分均勻，改善組織，為后續(xù)工序(機加工、冷加工成形、最終熱處理等)做準(zhǔn)備。其目的是為了降低硬度、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力和熱加工缺陷、改善切削加工性能和冷塑性變形性能，為后續(xù)熱處理或冷加工做準(zhǔn)備。不完全退火用于過共析鋼和合金鋼制作的模具。等溫退火的特點是可以縮短退火時間，最適合用于合金工具鋼、高合金工具鋼模具，有利于獲得更為均勻的組織和性能。球化退火主要應(yīng)用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼?！　? 1一次球化退火；2等溫球化退火；3多次球化退火　　正火工藝是將鋼加熱到Ac3(對于亞共析鋼)或Accm(對于過共析鋼)以上適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，使之完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，得到珠光體類型組織的熱處理工藝。冷卻方式通常是將工件從爐中取出，放在空氣中自然冷卻，對于大件也可采用鼓風(fēng)或噴霧等方法冷卻。鋼的強度、硬度和韌性也比較高?！　摷訜岬脚R界點Ac1或Ac3以上一定溫度，保溫一定時間，然后以大于臨界淬火速度的速度進行冷卻，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火工藝的關(guān)鍵是要控制加熱速度、淬火溫度、保溫時間以及冷卻速度。淬火加熱溫度主要根據(jù)鋼的臨界點來確定。另外，淬火溫度還應(yīng)考慮模具的形狀尺寸、原始組織等因素。影響加熱時間的因素很多，如加熱介質(zhì)、鋼的成分、爐溫、工件的形狀及尺寸、裝爐方式及裝爐量等。 （3）淬火介質(zhì)為了使鋼獲得馬氏體組織，淬火時冷卻速度必須大于臨界冷卻速度。冷卻速度過大又會使工件內(nèi)應(yīng)力增加?！　」ぜ慊鹄鋮s時要使其得到合理的淬火冷卻速度，必須選擇適當(dāng)?shù)拇慊鸾橘|(zhì)。模具淬火可以在水、油或空氣中進行。目的是穩(wěn)定組織，減小或消除淬火應(yīng)力，提高鋼的塑性和韌性，獲得強度、硬度和塑性、韌性的適當(dāng)配合，以滿足不同模具的性能要求?；鼗鹂煞譃榈蜏亍⒅袦睾透邷鼗鼗?。經(jīng)低溫回火后得到回火馬氏體，具有很高的強度、硬度和耐磨性，同時顯著降低了鋼的淬火應(yīng)力和脆性?！　?）中溫回火 中溫回火后模具的內(nèi)應(yīng)力基本消除，具有高的彈性極限、較高的強度和硬度、良好的塑性和韌性?！　?）高溫回火 壓鑄模和橡膠模要求較高的強度和韌性，常采用高溫回火，回火時間一般不少于1h。為了防止氧化、脫碳和增碳。零件在真空爐中加熱后，將中性氣體通入爐內(nèi)的冷卻室，在爐內(nèi)利用氣體進行淬火的為氣冷真空處理爐，利用油進行淬火的為油冷真空處理爐。它特別適合用于模具的熱處理工藝。而與大氣下的淬火工藝相比，真空淬火后，模具表面硬度比較均勻，而且還略高一點。真空淬火后，鋼的斷裂韌度有所提高，模具壽命比常規(guī)工藝提高40%~400%，甚至更高。（1）真空熱處理的特點　　1）因為在真空中加熱和冷卻，氧的分壓很低，零件表面氧化作用得到抑制，從而可得到光亮的處理表面。3）真空熱處理淬火變形小。冷作模具鋼制成的凹模，變形量為鹽浴淬火變形量的1/3~1/5。5）真空中的傳熱只是發(fā)熱體的輻射，并非以對流、傳導(dǎo)來傳熱、因此零件背面部分的加熱有時會不均勻。真空加熱最早采用真空輻射加熱，后來逐步發(fā)展為真空輻射加熱、負(fù)壓載氣加熱、低溫階段正壓對流加熱等。熱處理工藝與非真空爐退火工藝基本相同。油淬時，零件表面出現(xiàn)白亮層，其組織為大量的殘余奧氏體，不能用560℃左右的一般回火加以消除，需要更高的溫度(700~800℃)才能消除。對于高合金或高速鋼模具零件，應(yīng)選用高壓氣淬爐。（3）真空熱處理工藝真空熱處理工藝也是真空熱處理技術(shù)的關(guān)鍵。　　2）真空度 真空度是主要的工藝參數(shù)。　 3）加熱溫度 真空熱處理的加熱溫度為1000~1100℃時，需要在大約800℃進行預(yù)熱。第一次在500~600℃；第二次在850℃左右。一般加熱時間是鹽浴爐加熱時間的6倍左右，是空氣爐加熱時間的2倍左右。　　5）冷卻 真空冷卻分油淬和氣淬。負(fù)壓氣淬由于負(fù)壓氣體冷卻能力低，只能對小件實施淬火；高壓氣淬則可對大件實施淬火，現(xiàn)在國際上(5~6)105Pa的單室真空高壓氣冷技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。其冷卻能力從大到小的順序依次是氫氣、氦氣、氮氣和氨氣，：：1：。60%的氮氣與40%的氦氣的混合氣氛相當(dāng)于純凈氦氣的冷卻能力，這樣不僅降低了價格，而且還達(dá)到了高的冷卻能力。牌號預(yù)熱淬火回火溫度/℃硬度/HRC溫度/心真空度/Pa溫度/℃ 真空度/Pa冷卻介質(zhì)9SiCr500~600850~870油(40℃以上)170~185 61~63CrWMn500—600 820~840油(40℃以上)170~18562~633CrW8V一次480~520二次800~8501050~1100油或高純氮氣560~580600~64042~4739~44Crl2MoV一次500~550二次800~850980~10501080~1120油或高純氮氣180~240500~54058~6060~64W6Mo5Cr4V2一次500~600二次800~8501100~11501150~1250油或高純氮氣200~300540~60058~6262~66Wl8Cr4V一次500~600二次800~8501000~11001240~1300油或高純氮氣180~220540~60058~6262~66　 冷作加工是金屬在室溫下進行沖壓、剪斷或形變加工的制造工藝，如冷沖壓、冷鐓鍛、冷擠壓和冷軋加工等。 如在沖壓過程中，被沖壓的材料變形抗力很大，模具的工作部分，特別是刃口承受著強烈的摩擦和擠壓，所以對沖裁、剪切、拉深、壓印等模具材料的要求主要是高的硬度和耐磨性。此外為便于模具制造，模具材料還要求有良好的冷熱加工性能，包括退火狀態(tài)下的可加工性、精加工時的可磨削性以及緞造、熱處理性能等?！　∫蟛惶叩男⌒秃唵卫渥髂＞呖梢圆捎锰妓毓ぞ咪?。Tl0A鋼熱處理后硬而耐磨，但淬火變形收縮明顯；T8A鋼韌性較好，但耐磨性稍差。 碳素工具鋼淬火后得到馬氏體組織，使模具具有高硬度和耐磨性。碳素工具熱處理工藝規(guī)范見有關(guān)熱處理手冊。此類鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上，加人了適量的Cr、W、Mo、V、Mn等合金元素。合金元素的加入提高了鋼的淬透性以及過冷奧氏體的穩(wěn)定性?！　?）CrWMn CrWMn鋼的硬度、強度、韌性、淬透性及熱處理變形傾向均優(yōu)于碳素工具鋼。主要用作輕載荷沖裁模、拉深模及彎曲、翻邊模。CrWMn鋼一般需要進行球化退火處理。回火溫度一般為170~200℃，回火后硬度可以達(dá)到60~62HRC左右。但在250~350℃回火時，其韌性降低，應(yīng)予避免。由于含有少量的V，細(xì)化了鋼的晶粒，減小了鋼的過熱敏感性。但其淬透性、淬硬性、回火抗力、強度等性能不如CrWMn鋼?！　≈饕獰崽幚砉に嚾缦拢骸　〉葴赝嘶鸸に嚕?50~780℃，保溫3~5h，等溫溫度670~700℃，保溫4~6h?！　』鼗鸸に?：回火溫度150~200℃，空冷，硬度59~62 HRC?！　?）9SiCr鋼 9SiCr鋼在我國有悠久的使用歷史。該鋼主要用作中小型輕負(fù)荷冷作模具，如冷沖模、冷擠壓模及打印模等。　　淬火工藝：淬火溫度860~880℃，油冷，硬度62~65HRC?；鼗饻囟仍?00~300℃有回火脆性存在，應(yīng)避免在此溫度范圍回火。此類鋼含有較多的合金元素，具有淬透性好、耐磨性高及淬火變形小等特點，廣泛用作承受負(fù)荷大、生產(chǎn)批量大、耐磨性要求高及形狀復(fù)雜的模具。代表性鋼號有CrlCrl2MoV、Crl2MolVl (D2)、Crl2W等。常用的淬火工藝為： 　　1）較低溫度淬火 將Crl2鋼加熱到960~980℃，油冷，淬火后硬度為62HRC以上。采用此種方法可使鋼獲得高硬度、高耐磨性和高精度尺寸，用于制作冷沖壓模具。對Crl2MoV鋼，淬火溫度為1100~1150℃，油冷，淬火后硬度為42~50HRC。 Cr