模具鋼材熱處理技術(shù)

    模具制造的成本高，如S136.8407.DC53.NAK80.特別是一些精密復(fù)雜的冷沖模、塑料模、壓鑄模等。采用熱處理技術(shù)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(jīng)濟(jì)效益，我國(guó)模具技術(shù)工作者十分重視模具熱處理技術(shù)的發(fā)展。

    模具熱處理應(yīng)用

    1真空熱處理

    模具鋼材DC53經(jīng)真空熱處理后有良好的表面狀態(tài)，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(shí)，模具鋼材表面呈活性狀態(tài)，不脫碳，不產(chǎn)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(xué)性能，爐內(nèi)真空度越高，抗彎強(qiáng)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(guī)工藝普遍提高40%~400%，甚至更高。冷作模具真空淬火技術(shù)淬火爐已得到較廣泛的使用。

    2深冷處理

    近年來(lái)的研究工作表明，模具鋼經(jīng)深冷處理(-196℃)，可以提高其力學(xué)性能，一些模具經(jīng)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(jìn)行，也可在淬火回火之后進(jìn)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(jìn)行一次回火。深冷處理能提高鋼的耐磨性和抗回火穩(wěn)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(zhì)合金。深冷處理技術(shù)已越來(lái)越受到模具熱處理工作者的關(guān)注，已開(kāi)發(fā)出專用深冷處理設(shè)備。不同鋼種在深冷過(guò)程中的組織變化及其微觀機(jī)制及其對(duì)力學(xué)性能的影響，尚需進(jìn)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(guī)淬火溫度加熱淬火，可以減少鋼中碳化物的數(shù)量、改善其形態(tài)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(zhǎng)模具使用壽命。例如3Cr2W8V鋼制的一種熱擠壓模具，常規(guī)淬火溫度為1080~1120℃，回火溫度為560~580℃。當(dāng)淬火溫度提高至1200℃，回火溫度為680℃(2次)，模具壽命提高了數(shù)倍。

    W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速鋼和Cr12MoV等高合金冷作模具鋼，可適當(dāng)降低其淬火溫度，以改善其塑韌性，減少脆性開(kāi)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(diǎn)是：加熱速度快，加熱面積可根據(jù)需要選擇，工件變形小，不需要冷卻介質(zhì)，處理環(huán)境清潔，可控性能好，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。國(guó)內(nèi)外對(duì)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(yīng)用。