模具制造熱處理工藝研究

郭兵

（東莞市電子商貿學校，廣東 東莞 523579）

模具制造熱處理工藝研究

郭兵

（東莞市電子商貿學校，廣東 東莞 523579）

在工業發展中，模具制造作為其中的基礎性產業，通過熱加工技術系統的歸納和分析模具的基本制作環節，能夠得出有效恰當的熱加工過程，與模具制品的制作質量有著非常密切的聯系。其中，應用周期、制作費用和力學品質等是模具的基本要素。為了更好的弄清楚這些要素，需要對熱處理工藝進行分析。

模具制造；熱處理工藝；研究分析

熱處理工藝及多種形式的切削處理是模具制作的主要內容。在這個多環節、復雜的程序內，會遇到很多繁瑣及復雜的加工工序，而且在整個模具制作過程中都有所滲透。因此，下文對模具制作過程中熱處理工藝的相關內容進行了探究。

1 探究模具熱處理特性

就高耐磨性、高韌性、高硬度的模具品而言，可以通過滲碳鋼進行制造，并且將低溫回火、滲碳和淬火作為最后的熱處理工藝。在退火之后，滲碳鋼性能較好，且硬度低。在冷劑壓構成后，對磨具進行淬火、低溫和滲碳處理。因此，其具有模具精度高、生產效率高、制作周期短的優點。另外，一些模具會在某種程度上要求滲碳層。通常在0.8～1.5mm之間控制滲碳層的厚度。在對含硬質填料的模具進行壓制時，通常在1.3～1.5mm之間控制滲碳層的厚度，在對軟性模具材料進行壓制時，通常在0.8～1.2mm之間控制滲碳層的厚度。在0.7%～1.0%之間控制滲碳層的含碳量是最為合理的。如果應用氮、碳共滲，這樣就會有著更好的防粘性、耐磨性、耐腐蝕性和抗氧性。通常在900～920℃左右控制滲碳溫度。在840～860℃中溫碳氮共滲范圍內控制復雜型腔的小型模具溫度。在5～10小時左右控制滲碳的保溫時間，具體需要按照對滲碳厚度的基本規定進行選擇。通過分級滲碳工藝進行加工處理，也就是在高溫時段，向零件的表層中快速將碳滲入進去。

2 制作模具的相關工藝

在制作模具時，會涉及到較多的機械加工工序與熱加工工序。在這個復雜且多變的系統中，又會應用到很多復雜的熱處理工藝和熱處理環節，并在整個系統中都有所涉及。

文章以低碳合金鋼及低碳鋼模具制作為例進行了闡述。如20Cr、20Cr Mn Ti、 20等模具的制作流程：準備材料——模胚鍛造——退火處理——粗加工處理機械零件——冷擠壓處理——結晶退火處理——機械化精細處理——滲碳——回火、退火處理——拋光、研磨——裝配處理；制作高合金滲碳模具：如12Cr Ni4A、12Cr Ni3A鋼磨具的基本制作流程：準備材料——模胚鍛造——高溫并正火處理——機械化精加工——高溫回火處理——滲碳——淬火處理——裝配與研磨拋高處理。再次，調制鋼模具。比如40Cr、45等鋼磨具的制作流程：準備相應的制作材料——模胚鍛造——退火處理——機械粗加工處理——調整材料質量——機械化處理——拋光、修正——裝配材料。

3 幾種常見的熱處理技術分析

在保證模具性能方面，模具熱處理是其中的重要工藝流程。在模具材料、應用條件和處理質量不發生變化的情況下，確保熱處理質量不受影響，通過最為合適的熱處理，是延長模具應用壽命，發揮模具潛力的關鍵所在。如果模具處理原則不當，不但難以改善以前的缺陷和不足，而且，還會放大其缺陷的積累量，這樣就會很難將合適、符合標準的模具制作出來。所以，在模具的制造過程中，熱處理工藝發揮著非常重要的地位和作用。本文列舉了以下幾種常用的模具熱處理技術。

3.1 球化退火技術

在過共析鋼和共析鋼中比較適合應用球化退火技術，如合金工具鋼、軸承鋼和碳素工具鋼等。經鍛造、軋制后，空冷處理這些鋼，會得到網狀滲碳體和片狀珠光體的組織，這是一種脆而硬的組織，不僅切削加工會受阻礙，在之后的淬火階段，也經常發生變形與開裂問題。在應用球退化處理技術后，能夠離析出球狀珠光體組織，在這當中，會以球狀顆粒的形式表現出這種滲碳體。然后，彌散分布于鐵素體上，比較片狀珠光體，硬度較低，有利于切削加工，此外，在進行淬火處理時，導致奧氏體晶粒不易長大，在冷卻的過程中，工件開裂與變小較小，而且通過球化退火技術也可以處理那些需要改善的冷塑性變形的亞共析鋼。

3.2 應力退火處理技術

將焊接、塑性形變加工等造成的鑄件內在殘余應力進行退火的技術即為去應力退火處理技術。其中，在消除焊割件、冷沖壓件、焊接件、鑄件的各種殘余應力時，這是一種避免淬火開裂變形、提升其穩定性的熱處理技術。在完成切量較大的加工之后，完成去應力退火，從而將機械加工應力消除掉，最終降低熱處理的淬火變形量；通常在放電加工前后完成應力退火，不但可以把線切割、電脈沖造成的組織轉變力和熱應力消除掉，還能夠將放電白層的硬度降低。從而將有利的條件為鉗修創造出來，將開裂變形趨勢降低，同時，將模具的應用壽命還能夠有效延長；在應用一段時間后，需要對模具進行去應力退火處理，進而消除模具的疲勞應力，然后延長模具的應用壽命。實際上，如果有越高溫度的去應力退火溫度，在利用調制進行處理之后，需要氮化處理模具，此外，同調制時的回火溫度相比，其溫度要更低，防止軟化基體而降低模具的應用性能。

3.3 正火處理技術

正火指的是把工件加熱到Acm30～50℃以上，進行一段時間保溫后，將工件從爐內取出，然后在空氣內進行吹風冷卻、噴水、噴霧處理的一種熱處理工藝。在模具的制造中，作為預備熱處理的正火工藝的作用主要體現在這樣幾個方面：首先，將低碳面模具鋼的切削加工性能改善，就低合金結構鋼和含碳量低于0.25%的碳素鋼而言，若在預處理時選用了退火技術，處理后會有過低的硬度，在加工切削時，經常出現粘刀問題，且表面非常粗糙，在利用正火后，其切削加工性能很容易被改變；其次，將中碳模具鋼熱加工中的不足消除，中碳結構的鑄件、軋制件、焊接件、鍛件在熱加工處理后，極易發生晶粒粗大、魏氏組織等帶狀組織和熱缺陷等問題，使用正火可以將這些缺陷消除掉，進而實現消除內應力、細化晶粒、均勻組織的目的；再次，將過共析鋼內的網狀碳化物消除，從而將球化退火質量提升。此外，正火的爐外冷卻不會占用過多的設備，有著較高的生產效率，所以，盡可能的用正火取代退火進行生產。

3.4 時效硬化與時效處理

時效處理指的是在固溶處理了金屬或者合金工件，冷加工變形或者高溫淬火處理等。后續在較高溫度或者室溫下穩定它的性能，然而會對其尺寸、形狀等進行處理的一種工藝。時效硬化是指，在高溫加熱處理零件以后，會有少量的碳元素和氮元素存在，在以后的應用中，他們漸漸從純鐵內被析出來，構成自由氮化物與碳化物，這樣對零件的塑性變形就會起到阻止作用，從而將鋼材的延展性與強度降低。此種現象被稱為時效硬化，也就是經常所講的老化。

4 結語

各種模具因為有著不同的工作環境，所以，也會從不同的角度出發去規定和要求它們的性能。采用合適的熱處理工藝是提升模具應用壽命，充分發揮出模具材料潛力的關鍵所在。堅持綠色和可持續發展的制造理念，努力打造出高質量、環保的模具，更好的服務于生產。

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