淺談常用模具材料及其熱處理工藝

陳志

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，在現(xiàn)代工業(yè)中裝備制造業(yè)的作用越來越重要，作為裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具制造業(yè)對我國裝備制造業(yè)的發(fā)展水平具有很大的影響。裝備制造業(yè)具有其獨特性，因此其更加注重依靠于高精度技術(shù)。目前，熱處理工藝和模具材料等在技術(shù)上支持模具制造業(yè)。本文圍繞著常用模具材料及其熱處理工藝這一主題展開了討論。

【關(guān)鍵詞】模具材料 熱處理 合理選擇

目前的社會中工業(yè)得到了極大的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展過程中，模具開始出現(xiàn)。在工業(yè)中廣泛應(yīng)用模具，能夠促進產(chǎn)量進行大幅度的提高，使人們的需求能夠得到更好地滿足。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，在人們的生活中模具越來越受到人們的關(guān)注，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛，模具也因此得到了發(fā)展，進一步促進經(jīng)濟發(fā)展。在模具制造中模具材料是其進行的基礎(chǔ)，模具包括塑料模具鋼、熱作模具鋼和冷作模具鋼三類[1]。

一、常用的模具材料

（一）高速鋼

由于具有較高的韌性和熱塑性，鉬系高速鋼能夠應(yīng)用的更加廣泛，對于精度以及大批量生產(chǎn)冷作模具來說非常重要。

（二）碳素工具鋼

在我國已經(jīng)大量使用、生產(chǎn)碳素工具鋼，碳素工具鋼具有價格便宜、切削加工性好，退火易軟化、鍛造性好的優(yōu)點，其缺點在于需要用水作冷卻介質(zhì)，具有較低的淬透性，因此碳素工具鋼容易斷裂或變形。結(jié)合碳素工具鋼的優(yōu)點和缺點，也以得出其不適合當(dāng)大型模具的結(jié)論，在進行模具制作時，可以將其做為變形要求不高、形狀簡單、受力小、制作尺寸小的模具，從而促進資源利用率的提升。

（三）超硬高速鋼

為了對難切削材料的需要相適應(yīng)，超硬高速鋼逐漸發(fā)展了起來，其目的在于使熱硬度和硬度得到進一步的提高。在其發(fā)展過程中，逐漸出現(xiàn)了一些難題，超硬高速鋼具有較差的抗彎曲能力和韌性，難以進行加工。超硬高速鋼高含量的碳使其具有較大的硬度，但是其高含量的碳，也使其容易出現(xiàn)韌性差的特點，出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。

（四）高碳高鉻模具鋼

高碳高鉻模具鋼的優(yōu)點在于其耐磨性、淬硬性和淬透性良好，不容易變形，屬于微變形高耐磨模具鋼，與高速鋼相比較承載能力較差。其缺點在于其嚴(yán)重的碳化物偏析，因此需要不斷進行改鍛、鐓拔，對其不均勻性進行改變，使其使用性能得到提高[2]。

（五）基體鋼

基體鋼就是在在高速鋼的基本成分上進行少量其他成分的添加，對含碳量進行適當(dāng)增減，對鋼的性能進行改善，這種鋼就是基體鋼。基體鋼是冷作模具鋼，具有較強的韌性，具有上述鋼的全部優(yōu)點。除此之外與高速鋼相比，基體鋼的生產(chǎn)成本較低，具有很高的應(yīng)用價值。

（六）鋼結(jié)硬度合金和硬質(zhì)合金

與其他模具鋼相比，硬質(zhì)合金具有較高的耐磨性和硬度，因此其具有較差的韌性和抗彎強度。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是將碳化鎢或碳化鈦為硬質(zhì)相，少量合金元素粉末加入鐵粉中去作為粘合劑，按照冶金方法燒結(jié)粉末而出。鋼是鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體，可以對其進行熱處理、鍛造、焊接和切削。

二、熱處理工藝

（一）生冷處理

在深冷處理模具鋼后，可以使其力學(xué)性能得到提高，從而促進其使用壽命的提高。可以在回火和淬火工序間對模具鋼進深冷處理，深冷處理可以促進鋼的抗回火穩(wěn)定性和耐磨性的提高。深冷處理不僅能使得模具冷卻，還能在硬質(zhì)合金和熱作模具中進行使用[3]。

（二）模具的降溫淬火和高溫淬火

熱作模具鋼中部分使用了溫度高于常規(guī)淬火的溫度進行淬火加熱，從而對鋼中碳化物的形態(tài)進行改善，使其數(shù)量減少，在進行淬火之后，能夠使其使用壽命延長。

（三）真空熱處理

在真空熱處理后，模具鋼變形小，具有較好的表面狀態(tài)。其原因在于真空加熱時，模具鋼表面會出現(xiàn)活性狀態(tài)，不會產(chǎn)生氧化膜阻止其冷卻，也不會脫碳。在進行真空加熱后，脫氣效果會出現(xiàn)在鋼的表面，因此其力學(xué)性能較高，具有較高的抗彎強度和爐內(nèi)真空度。在進行真空淬火后，會在一定程度上提高鋼的斷裂韌性，與常規(guī)工藝相比，模具壽命會有40%以上的提高，在實際生產(chǎn)中，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了冷卻模具真空淬火技術(shù)。

（四）滲金屬和滲硼

在滲硼中固體滲硼的應(yīng)用最為廣泛，在固體滲硼后，其表層會具有較大的抗氧化性、耐腐蝕性、硬度和耐磨性。冷作模具是滲硼工藝最常用的對象，能夠提高其耐磨性，從而促進模具壽命的提高。對此，可以不再使用高合金鋼制作模具，而選擇應(yīng)用中碳鋼滲硼。熱擠壓模等熱作模具也可以使用滲硼來進行處理。

（五）高能束熱處理

電子束、激光是高能束熱處理的熱源[4]。可控性能好、處理環(huán)境清潔、不需要冷卻介質(zhì)、工件變形小、可以根據(jù)需要選擇加熱面積、加熱速度快就是其共同特點，自動化處理能夠更加容易實現(xiàn)，從而使得模具壽命提高，促進其應(yīng)用更加廣泛。

（六）化學(xué)熱處理

化學(xué)惹出靈促進模具表面抗氧化性、耐蝕性和耐磨性進行提升。在化學(xué)熱處理中大多數(shù)所采用的都是工藝都是在模具鋼的表面進行處理。使用高溫回火的合金鋼模具，可以在回火的時候?qū)ζ浔砻孢M行氮碳或液氮的共滲。在液氮工藝中，目前使用最多的就是高頻滲氮和離子滲氮等工藝。離子液氮能夠促使液氮時間縮短，獲取高質(zhì)量滲層。離子液氮還能使抗熱疲勞性、耐磨性、抗蝕性進行提高。熱擠壓模、壓鑄模在氧碳共滲后能夠促進其抗疲勞性能的提高。對于冷沖模、冷擠壓模、冷鐓模來說，氧碳共滲的應(yīng)用效果較好。

結(jié)語：

本文就常用模具材料及其熱處理工藝進行了探討，首先介紹了常用的模具材料，隨后介紹了熱處理工藝。我國在研究開發(fā)模具熱處理的過程中，在不同程度上推廣應(yīng)用了新的模具熱處理技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)進步的過程中，我國模具熱處理具有越來越精湛的工藝，這促進了我國的工業(yè)發(fā)展越來越好[5]。

【參考文獻】

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[3]方軍華，周小振，周云.鋁質(zhì)易開蓋刻線刀模材料的研究與應(yīng)用[J].機械工程師，2015，01：270-273.

[4]苗高蕾.淺談常用模具材料及其熱處理工藝[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2015，21：356.

[5]賈慶雪.常用鑄造齒輪材料及其熱處理工藝方法[J].金屬加工（熱加工），2014，15：51-55.