1、模具材料及热处理的研究与应用【摘要】当前模具制造的成本费用比较高，尤其是一些比较精密复杂的冷冲模和塑料模以及压铸模等等各种模具。在采用一定热处理技术之后可以提高模具的应用质量与使用性能，同时也可以大幅度的提高模具寿命，对比而言，有着特别显著的商业利益与经济效益，中国模具技术分析研究工作者也相当重视模具热处理技术的快速发展。本文通过对一些热处理技术分析研究对模具材料的一些应用，希望对我国在模具材料及热处理的分析研究领域能有所帮助。 【关键词】模具制造 热处理技术 前言：由于模具制造水平的不断提高，模具行业的先进技术也随之不断进步，模具国家产业化也取得了非常好的成绩，这些年来，我国机械制造技术不断
2、进步，在模具行业的发展增长的势头也有所控制，模具技术的机械工业产品出口也在稳定增长，在这样一个大环境下，我国如何在模具制造技术方面打开一个新局面变得尤其重要，模具水平象征着一个国家的生产力，模具制造技术的发展也在影响着国家的经济的发展，有着十分重要的作用。热处理技术与模具材料的组合也成为了人们眼中比较重要的问题之一，如何处理好这些方面的困境将是我们现在重要的课题之一。 一、真空热处理 模具钢经过真空热处理之后有比较良好的表面形态，变形比较小。同大气下的淬火相比较而言，真空油淬之后模具表面硬化还算比较均匀，并且稍微高一些，最为主要原因是因为真空加热的时候，模具钢表面表现的活性状态，而且不脱碳，不
3、能产生阻碍模具钢冷却的一层氧化膜。而在真空之下加热，钢的表面有着一种脱气效果，因而拥有比较高的力学方面性能，加热炉内真空度越高，钢抗弯强度也就越高。真空淬火之后，钢的断裂韧性也有所增高，模具寿命比常规工艺普遍提高百分之四十以上，甚至更高。这种冷作模具真空淬火技术早已得到比较广泛的应用。 二、深冷处理 这些年来的分析研究工作表明，我们可以了解到，模具钢经深冷处理，可以提高其力学性能，一些模具经深冷处理后显著提高了使用寿命。模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行，也可以在淬火与回火之后再进行一下深冷处理。如果在淬火或者回火之后钢中仍然保留有一些残余的奥氏体，然而在深层次冷处理之后仍然需要再来进行
4、一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅用于冷作模具，也可用于热作模具和硬质合金。深冷处理技术已越来越受到模具热处理工作者的关注，早已开发研究出一种专门用于深冷处理的设备。不同钢种在深冷过程当中的组织上变化及其在微观机制及其对物质力学性能方面的影响，尚需进一步分析与研究。 三、模具的高温淬火和降温淬火 一些热作模具钢，例如 3Cr2W8V 和 H13 以及 5CrNiMo 等等，采用一些高于常规淬火温度下进行加热淬火，这样可以减少模具钢中碳化物的数量并保证质量、加大改善其形态与分布，使固溶于奥氏体中的一些碳化物分布更加均匀化，淬火之后可以在钢中能够获得更多的板条马氏体，这
5、样能够提高钢断裂韧性与冷热疲劳抗力，从而能延长该模具使用期限与寿命。打个比方：3Cr2W8V 钢制的一种热挤压模具，一般常规淬火温度为 10801120，回火温度为 560580。当淬火温度提高至 1200，回火温度为 680（2 次） ，模具寿命也就提高了好几倍。 W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V 高速钢和 Cr12MoV 等高合金冷作模具钢，可适当降低它的淬火温度，可以不断改善它的塑韧性，也可以减少脆性开裂倾向，从而能够提高模具的使用寿命。比如 W6Mo5Cr4V2，它的淬火温度就可以选 11401160。 四、化学热处理 化学热处理能够有效地不断提高一些模具表面的耐磨性、耐蚀性和抗咬
6、合以及抗氧化性等等性能。几乎绝大多数的化学热处理工艺都可以用于模具钢的表面处理。 研究工作表明，高碳及低合金工具钢和中高碳高合金钢均可进行渗碳或碳氮共渗。高碳低合金钢渗碳或碳氮共渗时，应尽可能选取较低的加热温度和较短的保温时间，此时可保证表层有较多的未溶碳化物核心，渗碳和碳氮共渗后，表层碳化物呈颗粒状，碳化物总体积也有明显增加，可以增加钢的耐磨性。W6Mo5Cr4V2 和 65Nb 钢制模具进行渗碳以及 65Nb钢制模具真空渗碳后，模具的寿命均有显著提高。 采用 500650高温回火的合金钢模具，均可在低于回火温度的范围内或在回火的同时进行表面渗氮或氮碳共渗。 渗氮工艺目前多采用离子渗氮、高频
7、渗氮等工艺。离子渗氮可以缩短渗氮时间，并可获得高质量的渗层。离子渗氮可以提高压铸模的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳性和抗粘附性能。 氮碳共渗可以在气体介质或者液体介质当中进行，渗透层脆性比较小，共渗时间对比渗氮时间而言也大为缩短。压铸模和热挤压模经氮碳共渗之后可以显著提高它的热疲劳性能。氮碳共渗对于一些冷镦模和冷挤压模以及冷冲模等等都有非常好的使用与应用效果。 冷作模具与热作模具也可以进行硫氮或者硫氮碳共渗。这些年来许许多多分析研究工作都可以表明稀土有着比较明显的催渗效果，从而这样大力发展了稀土氮共渗与稀土氮碳共渗等等新型工艺。 结束语 随着社会的不断发展，在全球经济一体化这个背景之下，资本和技术以
8、及劳动力这几个市场也在重新进行着整合。不难发现我国会成为一个装备制造业上的大国。但是在现代化的制造行业之中，所有的工程设备都会用到在模具工艺下所制造的产品，模具制造在热处理方面也就得到一定的应用。模具的设计及其制造也有了更好的发展空间，在商业之上也有着无限的机会。在当今大环境下，模具与热处理的有效完整结合，不仅能使模具的使用寿命增加，也能在一定程度上节约能源，能使得模具使用次数增多，那些产品的质量也能得到一定的保障。在模具行业领域也是一大壮举。 参考文献： 1洪慎章，方颖.21 世纪模具的发展趋势J.中国模具信息，2006. 2蔡咏梅，张海.快速成形技术在模具制造中的应用J.CAD/CAM 与制造业信息化，2005. 3刘晓东，徐杰.冲压工艺与模具M.北京：电子工业出版社，2004.
