模具钢的处理

模具钢的处理（精选8篇）

1.模具钢的处理 篇一

冲压模具材料的分类及强化处理技术

[摘要] ：随着现代制造技术的不断进步，尤其是汽车、电子、航空工业的快速发展，越来越多的产品要求模具在高温、高速条件下工作且具有高的耐磨性、抗氧化性等，在一定程度上给模具制造业带来了挑战。文章从常用冲压模具材料的种类、冲压模具材料的合理选择对热处理的影响、冲压模具表面处理技术等方面出发，对常用冲压模具材料的分类及处理技术进行相应分析。

[关键词] ：冲压模具材料 ；热处理 ；表面处理 ；模具材料性能

模具作为工业生产的重要工艺设备，在其实际应用过程中，具有

生产效率高、材料利用率高、制件精度高、复杂程度高等优势，这些是其它加工制造技术无法比拟的。模具生产技术已经广泛应用在汽车、电子、机械、仪表、家电、航空等行业中。在很长一段时间内，模具作为重要工艺设备极大的促进了生产的发展，但是随着模具种类的不断增多，形状越来越复杂，加工工艺越来越困难，再加上热处理技术的限制，模具技术的发展速度逐渐缓慢，并出现各种质量问题。在这种情况下，有必要对模具材料的种类进行分析并选取合适的模具材料以及对应的处理技术，确保模具质量。常见冲压模具材料的种类及性能

1.1 常见冲压模具材料种类

常见冲压模具材料主要包括碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高

铬工具钢、高速钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等。其中，碳素工具钢价格便宜、加工性能较好，热处理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸较小、形状简单且承受荷较小的模具零件中使用；低合金工具钢是在碳素工具钢基础上加入适量的合金元素而形成的。它的优势是能有效的降低淬火冷却速度，将热应力和组织应力降至最低，同时减小淬火变形和降低开裂倾向；高碳高铬工具钢不仅具有高硬度、高强度、高耐磨性优势，还具有较好的淬透性、淬硬性、高稳定性等优 势，热处理变形很小；高速钢硬度较高，还具有较高的抗压强度和耐磨性，通常采用快速加热和低温淬火工艺，在一定程度上改善了材料的韧性。但是高速钢中的合金元素含量较高、成本高、脆性较大，再加上其工艺性能不佳，不能广泛应用在工业生产中；基体钢是在高速钢的基础上添加少量的其它元素，在具有高速钢好的耐磨性和硬度的前提下，其抗弯强度和韧性均有所提高。一般用于制造冷挤压、冷镦模具；硬质合金一般具有较高的硬度和耐磨性，而钢结硬质合金的性能更佳，它是以铁粉加入少量的合金元素粉末做粘合剂，以碳化钛、碳化钨等材料作为硬质相，用粉末冶金的方法烧结而成，用这种材料制作的模具坚固耐用，适合在大批量生产用模具上应用。

1.2 模具材料性能

在模具材料的选用过程中，必须充分了解材料的使用性能和工艺性能。模具使用性能主要包括强度、硬度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等。强度是材料抵抗变形能力和断裂能力的指标；硬度的高低将直接影响模具的使用寿命，对模具质量有重要影响；韧性反映材料在较强的冲击载荷的作用下，抵抗脆性断裂的能力，也是模具钢尤其是冲压用冷作模具钢的重要性能指标；抗疲劳性是指材料在重复载荷条件下抵抗疲劳破坏的性能指标。工艺性能主要包括锻造性能和热处

理性能等。锻造性能是指材料经受锻压时的工艺性能；热处理工艺对模具质量有很大影响，在实际应用过程中，材料必须有较好的淬硬性和较高的淬透性，以保证模具硬度及耐磨性。冲压模具材料的合理选择对热处理的影响

冲压模具有很多类型，不同的冲压模具对材料性能的要求也不同。因此，在选用模具材料时，应该以模具工作条件和使用寿命为依据对模具材料和热处理工艺进行合理选择，以保证模具质量。某工 厂在选择模具材料过程中，出于经济角度和热处理简便的考虑，最终选择T10A钢，在实际应用过程中，该材料热处理后硬度与要求相符，但热处理后模具产生较大变形，最终导致模具报废；为了保证模具热处理后的性能，热处理前应该对模具材质进行分析。某工厂新进一批结构较为复杂的冲压模具，热处理后，模板上的圆孔变成椭圆形，甚至呈带状或块状分布。出现这种现象的主要原因是模具钢中有不均匀的碳化物存在，因碳化物膨胀系数比钢小，加热时它阻止模具内孔膨胀，冷却时又阻止模具内孔收缩，最终出现变形。从上述内容可以看 出，冲压模具材料的合理选择对热处理有重要影响。为了保证模具质量和热处理工艺的顺利进行，应该对冲压模具材料进行合理选择。3 冲压模具的表面处理

模具除要求基体金属具有足够高的强度和韧性外，其表面性能对

生产效率和模具寿命也有很大影响，包括耐腐蚀性能、耐磨损性能及疲劳性能等。举例说明，冲压生产高强度板材时，模具表面易产生划伤、棱角磨损等缺陷，需要经常下模修理，严重影响生产效率。该问题可以通过模具表面处理技术来解决。模具的表面处理技术已经非常成熟，主要分为物理表面处理法和化学表面处理法两种。

3.1 化学表面处理

从广义上说，化学表面处理可以分为表面扩散渗入和表面涂覆两大类型。其中，表面扩散渗入的处理方法是将模具放置在具有特定温度和特定活性介质的密闭空间里保温，使特定介质渗入模具表面，改变模具表面的化学成分和组织，从而提高模具材料表面的耐磨性、耐蚀性等，主要包括渗氮、渗碳、碳氮共渗等；表面涂覆是指在模具材料表面涂覆一层新材料的技术，以达到提高模具表面性能的效果，其中化学表面涂覆技术主要包括化学镀、离子注入、化学气相沉积等。

3.2 物理表面处理

物理表面处理技术是指用物理的办法对模具材料的表面进行强化处理，使模具表面获得较高的力学性能和物理性能。主要包括激光表面淬火、高频淬火等技术，可以有效的提高模具表面的硬度、耐磨性、耐疲劳性能等。结语

模具凭借其独特优势在工业领域中广泛应用，然而在生产制造过程中，模具容易因材料选择错误或处理技术不合适等出现相应问题，在一定程度上影响模具质量和使用寿命。文中通过对常用冲压模具材

料的种类进行分析，并采取合适的热处理、表面处理技术，使冲压模具的性能得到改良，在生产中更好的发挥其作用。随着经济和科学技术的发展，工业生产对模具的性能和精度要求将会进一步提高。为了更好的满足时代发展需求，我们要不断对冲压模具材料、热处理技术、表面处理技术进行改良。

参考文献

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2.模具钢的处理 篇二

高碳高铬钢SKD11是国内精冲企业使用较多的冲压模具钢材,冲压模具承受着高接触压力、剧烈摩擦,以及循环应力与应变,极易产生疲劳失效,导致模具寿命缩短。金属疲劳失效的重要原因之一是金属内部位错的增殖与塞积,宏观上表现为残余拉应力的集中与幅值提高[1]。脉冲磁场处理作为热处理的替代技术,已被应用于刀具的改性,但该技术在冲压模具上的应用鲜有报道,有鉴于此,笔者开展了相关研究。

目前,对于磁处理使铁磁性金属材料内部残余应力降低的原因,大部分学者认为是磁致伸缩导致应力松弛和磁场能量增强了位错的运动能力,这两种理论均不能很好地解释全部试验现象,且理论分析也多停留在定性的阶段。本文设计单因素试验来研究磁处理的机理,在得到相应试验结果后,从应力微观本质———位错的角度全面地分析了试验结果,首次将磁处理过程分为两个阶段,并且对磁处理的理论进行了进一步的完善。建立了脉冲磁场处理在冲压模具的应用中需要遵循的原则。

1 试验准备

1.1 试样制备

为了在试样内部产生残余拉应力,需要对试样进行单轴拉伸,针对SKD11板材,参照金属材料GBT228-2002拉伸试样国家标准[2],设计了尺寸如图1所示的拉伸试样。采用线切割加工外形轮廓,对表面进行磨削加工,控制其表面粗糙度Ra为0.8~1μm,磨削后试样的厚度为1.8~2.0mm。

磨削后试样表面有100MPa左右的压应力,这不利于后续拉伸试验中残余拉应力的产生。因此,需对试样进行去应力退火,退火后对试样进行单轴拉伸,拉伸量为2mm,拉伸后会在试样内产生100~200 MPa且方向沿试样轴向的单向拉应力。

1.2 试验环境

试样性能的检测主要涉及到残余应力的测量。试样的磁处理位置见图2,磁化器实物如图3所示。

X射线衍射法是最常用的直接测量残余应力的方法,具有较高的测量精度,不破坏材料且不受材料尺寸限制,目前被广泛采用。本文测量残余应力采用X射线衍射法。试验采用的残余应力测试仪为日本岛津公司生产的XRD-7000S型残余应力测试仪。

2 单因素试验

2.1 磁场强度单因素试验

2.1.1 试验结果

本单因素试验中,固定磁场频率、磁场方向、磁场作用时间不变,只改变磁场强度,对试样进行磁处理,并测得处理前后试样的表面残余拉应力值。参考文献[3],取磁场频率f=1Hz,磁场方向与主应力方向的夹角α=90°,磁处理作用时间t=60s,磁场强度B的取值为1.3T、0.8T、0.5T、0.2T、0.06T。磁处理的结果如表1所示。

2.1.2 试验结果分析

磁场强度对残余拉应力降幅的影响如图4所示,磁场强度为0.2T、0.06T时,残余拉应力几乎没有变化;磁场强度为0.5T时,残余拉应力的平均降幅约为6%;磁场强度为0.8T时,残余拉应力的平均降幅约为10%;磁场强度为1.3T时,残余拉应力的平均降幅突然升高,约为40%。说明,SKD11钢中残余拉应力的降幅并不是随着磁场强度线性变化的,脉冲磁场降低残余拉应力,存在一个磁场强度的阈值,磁场强度低于此阈值时,脉冲磁场对残余拉应力的降低可以忽略,磁场强度高于此值时,脉冲磁场对残余拉应力的降低才得以启动。

2.2 磁场频率单因素试验

2.2.1 试验结果

本单因素试验中,固定磁场强度、磁场方向、磁场作用时间不变,只改变磁场频率,对试样进行磁处理,并测得处理前后试样表面的残余拉应力值。

取磁场强度B=1.3T,磁场方向与主应力方向的夹角α=90°,磁处理作用时间t=60s。磁场频率f的取值为1Hz、5Hz、10Hz、15Hz。磁处理的结果如表2所示。

2.2.2 试验结果分析

由表2可知,脉冲磁场频率在1~15Hz范围内,频率这一因素对残余拉应力的降幅的影响不显著。

2.3 磁场方向与拉应力方向间夹角单因素试验

2.3.1 试验结果

本单因素试验中,固定磁场强度、磁场频率、磁场作用时间不变,只改变磁场方向与拉应力方向间夹角α,对试样进行磁处理,并测得处理前后试样表面的残余拉应力值。

取磁场强度B=1.3T,磁场频率f=1Hz,磁处理作用时间t=60s。本文只选取具有代表性的0°与90°角进行定性研究。磁处理的结果如表3所示。

2.3.2 试验结果分析

磁场与拉应力方向间的夹角α为90°,即磁场方向垂直于拉应力方向时,拉应力的平均降幅为42.5%;α为0°,即磁场方向平行于拉应力方向时,拉应力的平均降幅较小,为7.56%。α为90°时拉应力的降幅远大于α为0°时拉应力的降幅。

2.4 磁场作用时长单因素试验

2.4.1 试验结果

本单因素试验中,固定磁场强度、磁场频率、磁场方向与拉应力方向间夹角α不变,只改变磁场作用时间,对试样进行磁处理,并测得处理前后,试样表面的残余拉应力值。

取磁场强度B=1.3T,磁场频率f=1Hz,α=90°。磁处理的时长t的取值为5s、30s、60s、120s、600s。磁处理的结果如表4所示。

2.4.2 试验结果分析

磁处理时长对拉应力降幅的影响结果如图5所示,磁处理时长为5s时,残余拉应力平均降幅约为10%;磁处理时长为30s时,残余拉应力平均降幅约为30%;磁处理时长为60s、120s时,残余拉应力平均降幅约为40%;磁场时长为600s时,残余拉应力平均降幅约为20%。

SKD11钢中残余拉应力的降幅并不是随着磁处理时长的增加而单调增大的,随着磁处理时长的增加,残余拉应力的降幅会出现一个极大值,过了此极大值点,拉应力的降幅会减小。

3 试验结果的微观本质分析

3.1 材料应力的微观本质

位错在晶体中的存在,使其周围原子偏离平衡位置,而导致点阵畸变和弹性应力场的产生。一般而言,晶体内的位错密度越大,晶体内应力的绝对值越大;晶体内位错集中的地方,也往往伴随着应力的集中。单因素试验中,试样材料的残余拉应力与微观硬度的大小发生变化,从微观本质上讲,是材料内部位错运动与增殖的结果。

3.2 磁场作用下的位错受力分析

晶体中位错产生的应力场通过磁弹性耦合和磁化而相互作用。畴壁能依赖于应力,在位错的应力场中畴壁能随畴壁与位错的距离和相对取向而变,因而畴壁受力pw。另一方面,畴壁中磁化矢量的方向与两侧磁畴不同,随坐标而转动,自发形变亦随之而变,在畴壁中及畴壁周围产生应力场。位错处于畴壁的应力场σM中受到的作用力pd与畴壁在位错场中受到的作用力pw恰为作用力与反作用力,即pw=-pd,有[4]

式中,b为伯格斯矢量;σM为畴壁产生的应力张量;dl为位错线元。

SKD11钢中磁畴以180°畴为主,为了简化分析,本文只考虑刃型位错的应力场与畴壁应力场的相互作用,简化后的畴壁与位错相互作用模型示意图见图6。由式(1)可粗略地认为,磁化稳定时,位错线穿过畴壁的刃型位错受到外磁场H的作用而获得的切应力为

式中,μ0为真空磁导率;Ms为饱和磁化矢量;l为位错线的长度;β为位错伯格斯矢量b与外加磁场H的夹角的补角(H与pd平行)。

3.3 磁场作用下位错运动与增殖的阶段性分析

(1)第一阶段———位错塞积群的开动。图7为位错塞积群模型示意图。假设障碍(晶界)只施加短程作用力,且只和位错群中领先的位错相互作用。设位错塞积群对晶界作用的合力大小为τa,则领先位错受到方向相反、大小相等的作用力τ。设在外磁场作用下,单个位错受到的力为τH0,位错塞积群中有n个位错,则领先位错和晶界受到的作用力为

由式(3)可知,当施加一个外加磁场时,若材料中存在位错塞积群,则晶界与塞积群中“紧贴”晶界(障碍)的领先位错的受力相对于没有塞积群时放大了n倍。

位错要在晶体中滑移,其受到的切应力必须克服晶体中的点阵阻力,计算克服点阵阻力的临界切应力的常用模型为佩尔斯-纳巴罗模型[5],根据该模型求得的临界切应力为

式中,G为该材料的切变模量;γ为该材料的泊松比;a为晶体与相邻晶面的间距。

由式(3)和式(4)可粗略地计算出使位错塞积群开动的临界外磁场的强度,该临界场强Hp即为磁场强度单因素试验中提到的阈值:

由式(5)可知,位错塞积群的存在大大降低了使位错开动的临界外磁场的大小,当外磁场强度大于临界场强时,位错塞积开动,位错解塞,从而使位错在晶体中分布得更加均匀,位错的缠结减少,虽然此时晶体中位错的平均密度并未降低,但是晶界及障碍处的局部位错密度大大降低。局部位错密度的大大降低,在宏观上表现为残余应力的降低。

晶体中有众多的位错塞积群,不同位错塞积群所包含位错的数目n是不一样的,n越小,塞积群开动需要的临界外磁场的强度就越大。故外加磁场的场强越大,磁场所能开动的塞积群就越多,磁处理后晶体内的位错就分布得越均匀,应力下降的幅值就越大,这点在磁场强度单因素试验中得到了证实。

由式(2)和式(3)可知,位错伯格斯矢量b与外加磁场的夹角β对位错所受的作用力有很大的影响,当β=90°时,作用力的理论值为0,此时磁处理后应力的降幅很小,β=0°时,作用力最大,此时磁处理后应力的降幅最大。β=90°和β=0°分别对应于磁场方向单因素试验中α=0°和α=90°。

(2)第二阶段———均化分布后位错的增殖。拉伸试样中位错塞积群的开动和位错的均化分布完成以后,如果继续施加外加磁场,则由式(2),在外磁场的作用下,位错将继续受到切应力τH的作用,若τH足够大,则会发生位错的增殖。

目前引用最广的一种位错增殖机制是弗兰克-瑞德源[6]:设想晶体中有一段位错线两端被钉住,在应力作用下,位错线由于滑移而变弯曲,而位错所受作用力恒与位错线相垂直,位错的发展情况如图8所示,当弯曲的线段相互靠近时,可以互相抵消,形成一闭合的位错圈和一段短线,这样的过程可以反复进行下去,源源不断地产生新的位错圈,当位错圈和晶体表面相截,就形成了台阶,这就是滑移线。

使弗兰克-瑞德源动作所需的临界切应力τc决定于运转中位错线的最大曲率,当位错线呈半圆形时,曲率为最大值,此时可求出

当磁场对位错的作用力τH=τc时,则在磁场的作用下,位错将发生过增殖,结合式(2)与式(6)可得促使弗兰克-瑞德位错源增殖的临界场强:

由于此阶段位错的塞积已经被清除,位错已均化分布,故此时,考虑克服点阵阻力滑移所需的临界场强时,应针对单个位错,即将式(5)中等式右边分母中的n去掉,从而得到使单个位错克服点阵阻力而滑移所需的临界场强为

通过粗略的估计比较,可得各临界场的关系为。第二阶段,若外加磁场的强度|H|>|Hc|,则|τH|>|τc|,此时弗兰克-瑞德源动作,位错增殖,滑移线生长,位错密度增大。

综合以上分析,外加磁场对SKD11钢拉伸试样中位错的作用,可以被划分为两个阶段。首先,若外加磁场强度大于使位错塞积群开动所需的临界场强Hp,则发生位错塞积的开动以及位错的均化分布,从而使局部位错密度大大降低,使得残余拉应力和硬度降低;当位错的均化分布完成以后,若外加磁场强度大于使位错源增殖所需的临界场强Hc,则在外加磁场继续作用下,会发生位错的增殖,从而使位错密度升高,此时材料中的残余拉应力和硬度值又会略有升高。

若铁磁性材料试样内部位错的初始态已是均化分布的状态(去应力退火态),则对该试样进行磁处理时,当外加磁场强度大于使位错源增殖所需的临界场强时,则位错增殖,位错密度升高。该磁处理过程无第一阶段而只有第二阶段,此时试样的硬度和内部的残余应力会直接升高。

各临界场强Hc、Hp、H′p的表达式中均未包含磁场频率这一工艺参数,可见磁场频率对位错密度及其分布的影响不大,从而解释了“磁场频率单因素试验”的试验结果。

4 结论

(1)通过比较分析可得各临界场的大小关系,即,故在磁处理时,不必一味地追求高的磁场强度,从节能和降低设备成本的角度来看,最适磁场强度的取值范围为|Hp|<|H|<|Hc|。

(2)磁场与应力方向间夹角对磁处理效果有较大影响。

(3)脉冲磁场的频率对磁处理效果影响不大,从节能和降低设备成本的角度来看,最好采用1~5Hz低频脉冲磁场。

(4)磁处理的时间并不是越长越好,磁处理时间过长,反而会导致应力降幅的减小,对于特定材料和特定磁场工艺参数组合,最合适的磁处理时间不一样,应该通过试验来确定最适合的磁处理时长。

摘要：为了探究脉冲磁场处理对SKD11钢残余应力的影响机理,设计了单因素试验并得到了磁场强度、磁场频率、磁场方向以及磁处理时间等参数单独变化时试样残余拉应力的变化结果。同时从应力的本质入手,将磁处理过程划分为位错塞积开动和位错增殖两个阶段来分析,对试验现象做出了全面解释,推导出了在第一阶段中使位错塞积群克服点阵阻力所需的临界磁场强度Hp的公式,以及在第二阶段中使单个弗兰克-瑞德位错源增殖所需的临界磁场强度Hc的公式和使单个位错克服点阵阻力所需的临界磁场强度H′p的公式。最后,以试验结果和理论推导为依据,建立了脉冲磁场处理在冲压模具的应用中需要遵循的原则。

关键词：SKD11钢,脉冲磁场处理,残余拉应力,位错,冲压模具

参考文献

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[5]冯端.金属物理学(第一卷)[M].北京:科学出版社,1998.

3.模具钢的处理 篇三

本文通过模具的材料材质、残余应力、结构设计、制造工序、热处理加热的工艺与冷却工艺等几个影响因素，分析了模具热处理过程中的变形问题，并从这几个方面提出了相应的预防措施和改善措施。

【关键词】模具热处理 变形原因 措施

前言

模具的形状很复杂、品种也比较多、表面比较粗糙，所以制造难度是很大的。模具经过热处理后会产生严重的变形，这将对模具的使用寿命和质量造成严重的影响。所以，在模具热处理的过程中要预防和减少模具的变形。下面主要讲了模具热处理的变形的影响因素和它的预防措施。

1.模具热处理中的影响因素和变形原因

1.1模具材料的影响

1.1.1模具材质的影响

某工厂有一些结构比较复杂的模具，这些模具都是带有￠60mm圆孔的，这些模具经过热处理之后，一些相邻的模具圆孔会发生椭圆的变形，从而使模具出现报废[1]。这种钢是微变形钢的一种，按常理来说，不会发生严重变形的现象。所以，我们对这些变形比较严重的模具进行研究，发现了许多共晶碳化物存在于模具钢中，分布形状呈块状和带状。

1.1.1.1模具发生变形的原因

模具钢中有着一些碳化物，这些碳化物是不均匀的，而且按一定的方向呈现，钢的基体组织高于这些碳化物膨胀系数的 30 %，所以在模具加热的时候，这些碳化物会减小模具圆孔的膨胀，在模具冷却的时候，这些碳化物又会减少模具内孔发生收缩的现象，从而使模具圆孔发生严重变形的现象，就是指这些模具的圆孔产生椭圆的现象。

1.1.2 模具选材的影响

某工厂从模具的热处理简便的方面考虑，选择了一些截面尺寸相差很大的钢，它的硬度要求比较高，在淬火后模具变形较小。这种模具在进行热处理后，符合技术要求的是模具的硬度，但是模具发生了很大的变形，根本无法使用，从而使模具报废。后来该工厂又引进了一种微变形的钢，模具在进行热处理之后，它的变形量和硬度都比较符合制造的技术要求[2]。所以平时要采用微变形的钢，这样才能制造出变形较小、复杂精密的模具。

1.2模具的制造工序和一些残余应力的影响

某机械厂有一些精度要求比较高、形状比较复杂的模具，这些模具在经过热处理后发生严重的变形，经调查研究后才发现，在最后的热处理阶段没有对这些模具进行预先的热处理。

1.2.1变形的原因

模具在机械的加工制造过程中，存在着一些淬火之后的应力和残余应力，这些应力叠加到一起，就使模具的变形大大地加剧。

1.3模具的设计结构的影响

有一些模具，它们的选材比较好，钢的材质也很好，但是有时模具的结构设计非常不合理，这就使模具热处理后发生严重的变形。

1.3.1变形的原因

模具的每个地方的厚薄是不均匀的，有的模具还有着尖锐的圆角，所以，模具在淬火的时候，它的组织应力和每个部位的热应力是不同的，这就造成模具每个部位产生不同的体积膨胀，模具在淬火之后发生严重地变形。

1.4热处理的加热工艺的影响

1.4.1 加热温度的影响

有一些厂家，他们为了得到较高硬度的模具，在模具淬火的时候经常进行加热温度。但是大量的实践表明，这种加热温度的方法是错误的。如果用较高热的加热温度对模具进行淬火加热，模具会产生严重的变形[3]。

1.4.2 加热速度的影响

人们通常都认为热处理之后的冷却使模具变形，这种认识是错误的。一些复杂的模具，它们的变形程度与加热工艺的错对有着很大的关系。实践证明，模具的加热速度越快，它们的变形程度就越大。

2.相应的预防和改进措施

2.1工厂在制造复杂精密的模具的时候，不要贪图小便宜，采用的模具钢的碳化物的偏析要较小，一些模具钢的碳化物会发生严重的偏析，对于此类模具钢，要打碎其中碳化物的晶块，对这些模具钢进行合理地锻造，从而使碳化物的分布等级降低。还有一些尺寸很大和无法进行锻造的模具，对于这些模具，可采用双细化的固溶处理的方法，从而使模具的棱角圆整化、碳化物更细化，降低模具热处理的变形程度。

2.2对于模具，在它们的半精加工前和粗加工之后，要对模具进行退火，还能采用去应力的方法来降低淬火的温度，使模具淬火之后的残余应力减少。为了减少淬火的残余应力，还可以采用淬油、分级淬火、出油空冷等一些淬火的工艺[4]。这些措施能减少模具在淬火之后的残余应力，从而降低模具热处理之后的变形程度。

2.3人们在设计模具的时候，要降低模具的结构不对称的程度和厚薄悬殊的程度，在模具的薄厚交界的地方，采用平滑过渡的结构设计。要熟知模具变形的一些规律，根据这些规律，预留模具制造的加工量，使模具在淬火之后，不会因为变形而出现报废的现象。还可以采用组合式结构，使模具在淬火之后冷，降低模具热处理的变形的程度。

2.4在复杂模具加热的时候要缓慢地加热

模具的真空热处理出现的变形程度，比盐浴炉的淬火加热产生变形的程度要低很多，要采用模具预热的方法，对一些高合金构成的模具采用二次预热的方法，对低合金构成的模具采用一次预热的方法，这些措施都可以使模具热处理的程度降低。

结语

在模具制造的过程中，热处理是其中必备的一项加工工艺，模具的成本和质量与模具的热处理有很大的关系，可以增加模具的使用寿命。模具热处理中遇到的难题就是模具的变形问题，模具变形的原因有很多，我们要掌握模具变形的规律，认真地调查和分析，总结预防模具变形的措施，减少模具变形的程度，促进模具热处理的发展。

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[3]陈万林，姜彤等.实用模具技术[M].北京：机械工业出版社，2000，（10）.11-13.

4.(答案)模具材料及热处理试题库 篇四

一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。

（×）2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。

（√）3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。

（×）

4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×）

5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√）

6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。

（√）

7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。

（×）

8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。

（√）

9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。

（×）

10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×）

11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。

（√）

12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。

（√）

13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。

（×）

14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。

（√）

15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。

（×）

16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。

（√）

17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。

（√）

18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。

（√）

19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。

（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。

（×）

21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。

（√）

22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。

（×）

23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。

（×）

24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。

（√）

25、渗碳淬火后，工件心部硬度与工件材料本身淬透性无关。

（×）

26、经过淬火与时效的铝合金，当迅速加热到200～250℃，并在此温度范围内停留较长的时间时，其力学性能即恢复到重新淬火状态。（×）

27、铸铝合金的淬火+完全人工时效，用来获得最高强度与硬度。

（√）

28、黄铜低温退火目的是消除冷变形加工应力，防止开裂，退火温度通常为260～300℃，保温1～3h，水冷。（×）

29、在铬不锈钢中加入锰和氮可以代替铬，但锰本身并不能防锈，故不能单独使用。

（×）30、马氏体不锈钢退火的目的是为了降低硬度或消除冷作硬化，以便于切削加工与冷变形加工；或者为了消除锻压与焊接后快速冷却产生的应力，防止产生裂纹。

（√）

31、淬火和回火是马氏体型不锈钢的最后热处理，目的在于提高钢的强度、硬度、抗蚀性和抗氧化性。

（√）

32、抗冲击冷作模具钢60Si2Mn在300℃及400℃回火状态下，以亚温淬火（800℃—820℃）对强韧性最有利。（√）

33、对于钢结硬质合金GT35，当要求高耐磨性时，可采用高温回火；当在冲击载荷下工作时，可采用低温回火，以提高其韧性。（×）

34、GR(4Cr3Mo3W4VNb)钢中加入少量的Nb是为了增加钢的回火抗力及热强性。

（√）

35、在模具钢中加入Mo或W两种合金元素，主要是防止高温回火韧性的产生。

（×）

36、热作模具材料常用高碳合金钢来制作。（×）37、5CrNiMoVSi钢主要添加了一定量的V和Si，从而使高温强度大幅降低，且具有更高的淬透性和热稳定性。（×）

38、对于性能要求高的塑料模具，可采用二次淬火。（×）

39、SM2是一种低Ni马氏体时效硬化性塑料模具钢。（×）40、用于制造塑料模具的锌合金主要为Zn-4Al-3Cu共晶合金。（√）

41、工件表面的硬突出物和外来硬质颗粒在加工时刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象称为黏着磨损。（×）

42、一般说来，材料温度高于等强温度时易产生沿晶断裂。（√）

43、一般说来，材料温度低于等强温度时易产生穿晶断裂。（√）

44、冷冲裁模模具刃口在压力和磨擦作用下，最常见的失效形式是磨损失效。（√）

45、在韧性组织上弥散分布的硬质碳化物颗粒会降低模具的耐磨性。（×）

46、P20是一种典型的预硬型塑料模具钢，其淬透性较高。（√）

47、对冷作模具材料淬透性的要求是淬火后易于获得深厚的硬化层。（√）

二、单选

1、作为普通渗碳零件应选用（A）。

A、20钢

B、40Cr

C、55钢

D、20Cr

2、下列合金元素中（D）不形成碳化物而是溶于奥氏体中，才能提高淬透性。A、Al、Zn、Cu

B、Mo、Ni、Mn C、Cr、W、Si

D、Ti、V、Nb

3、铬钼钢高温强度和组织稳定性好，所以可以制造在（C）温度下长期工作的零件。

A、300℃

B、400℃

C、500℃

D、600℃

4、含铬、镍、钼的合金铸铁，在（B）范围内有回火脆性。A、400～450℃

B、500～550℃ C、600～650℃

D、700～750℃

5、低合金工具钢的淬火温度一般采用（B）。

A、Ac1+（30～50）℃

B、Ac1+（50～100）℃ C、Ac1+（100～150）℃

D、Ac1+（150～200）℃

6、铬锰硅钢的缺点是有回火脆性倾向，脱碳和过热倾向较大，容易出现（C）。A、黑色组织

B、黑带

C、白点

D、黑点

7、高速钢由于钼和钨的加入降低了相变的温度和临界冷却温度，提高了淬透性，可在（A）淬硬。

A、空气中

B、油中

C、水中

D、炉中

8、灰铸铁的热处理特点是：由于灰铸铁（A）高，加热时温度相应提高。A、含硅量

B、含锰量

C、含磷量

D、含硫量

9、淬火钢马氏体分解一直延续到350℃以上，在高合金钢中甚至可延续到（D）。A、300℃

B、400℃

C、500℃

D、600℃

10、在钢中加入质量分数（B）Si可推迟薄片碳化物沿马氏体界面析出，从而使脆性转化温度移向高温区。

A、0.5%～0.9%

B、1%～3%

C、3%～5%

D、5%～7%

11、钢中含有（C）等合金元素时，更容易出现高温回火脆性。

A、硅、钨、铜

B、氮、硼、锑

C、锰、铬、镍

D、铝、锌、铌

12、在加热温度相同时，加热速度越快，奥氏体晶粒（B）。A、越粗大

B、越细小

C、中间值

D、不变化

13、马氏体形态变化在生产上也得到了广泛的应用，利用（A）具有较高的综合力学性能的特点。

A、低碳马氏体

B、中碳马氏体

C、高碳马氏体

D、都不是

14、当工件表面和心部温度变化不同时，造成热胀冷缩不均，便产生内应力。这种由热胀冷缩不一致而产生的应力称为（B）。

A、组织应力

B、热应力

C、载荷应力

D、机械应力

15、当淬火内应力超过钢的（A）时，就造成了工件变形。

A、屈服强度

B、断裂强度

C、疲劳强度

D、抗拉强度

16、碳素钢水冷淬火时，（B）比较突出。

A、组织应力

B、热应力

C、载荷应力

D、机械应力

17、合金钢油冷淬火时，（A）的作用比较突出。

A、组织应力

B、热应力

C、载荷应力

D、机械应力

18、防淬火开裂也可采用不使工件淬透，便停止冷却并立即进行回火的方法，例如冷却到（B）时停止冷却，立即回火。

A、室温

B、60～100℃

C、120～150℃

D、150～200℃

19、对碳素钢与低碳合金退火，保温时间按（B）计算。A、0.3～0.6h/100mm B、0.6～0.8h/100mm C、0.8～1.0h/100mm

D、1.0～1.2h/100mm 20、锻件在加热过程的低温阶段，升温速度要控制在（B）。

A、10～30℃/h

B、30～70℃/h

C、70～100℃/h

D、100～150℃/h

21、低碳合金钢锻件退火终冷温度可选择（D）。

A、150～200℃

B、200～250℃

C、300～350℃

D、400～450℃

22、油冷时大型零件中最大的温差比水冷小一般不超过（D）。

A、300℃

B、300～350℃

C、400～450℃

D、500℃

23、退火时高、中合金模具钢的大型锻件表面终冷的温度不高于（B）。A、150～200℃

B、200～250℃

C、300～350℃

D、400～450℃

24、为防止回火加热时产生热应力与淬火的应力迭加，使零件中缺陷扩大，回火加热速度应比淬火加热速度低一些，一般控制在（B）。

A、10～30℃/h

B、30～100℃/h

C、70～130℃/h

D、100～150℃/h

25、水冷大型零件截面上的最大温差可达（C）。

A、200～400℃

B、500～600℃

C、750～800℃

D、850～900℃

26、锻件调质后再不引起回火脆性的温度下在进行补充回火450℃可使残余应力降低（B）左右。

A、30%

B、50%

C、60%

D、70%

27、快速退火的优点是在一定情况下，所获得的强度与塑性能满足（A）加工的要求。

A、冷变形

B、热变性

C、切削加工

D、锻造加工

28、固溶处理是将合金加热至高温单相区（C）保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的工艺。

A、升温

B、降温

C、恒温

D、其它

29、在高于室温的某一温度范围即（A）内发生的时效叫人工时效。

A、100～200℃

B、250～300℃

C、350～400℃

D、450～500℃ 30、加入哪种金属材料能抑制过热敏感性及网状碳化物的析出。（D）

A、Ni B、Mn C、W D、V

31、低耐热高韧性热作模具钢5Cr2NiMoVSi主要添加了一定量的V和Si，从而使高温强度大幅提高，且具有更高的（B）和热稳定性。

A、淬硬性 B、淬透性 C、韧性 D、耐磨性

32、拉伸不锈钢首选的模具材料是（D）。

A、球墨铸铁 B、高镍合金钢 C、锡青铜 D、铝青铜

三、多选

1、冷拉深模其模具受到的摩擦力十分强烈，因而模具的主要失效形式是（A C）。A、磨粒磨损

B、疲劳磨损

C、粘着磨损 D、气蚀磨损

E、冲蚀磨损

F、腐蚀磨损

2、冷镦模其凸模承受巨大的冲击压力和摩擦力，凹模承受冲胀力和摩擦力，因而最常见的失效形式是（B D）。

A、韧性断裂失效

B、疲劳断裂失效 C、脆性断裂失效 D、磨损失效

E、混晶断裂失效

F、腐蚀失效

3、模具的各项性能要求有时是相互矛盾的，一般硬度越高，耐磨性（C）；在同样硬度下，钢材（D）越高，耐磨性就越高。

A、越低

B、适中

C、越高 D、碳含量

E、硅含量

F、硫含量

4、高铬钢一次硬化法淬火，是用较低的温度淬火，对于Cr12MoV钢而言，一般选用（D）淬火，随后进行（F）回火。

A、960～980℃

B、1000～1020℃ C、高温 D、1030～1050℃

E、中温

F、低温

5、低变形冷作模具钢的基本优点是具有较好的（A）和（B），各国通用的代表性钢种有（E）。

A、淬透性 B、淬硬性 C、耐磨性 D、9CrSi E、MnCrWV F、T10A

6、高强度高耐磨冷作模具钢具有（CDEF）的特点。

A、高淬透性 B、高淬硬性 C、高耐磨性 D、高强度 E、高抗压性 F、高热稳定性

7、在冷作模具材料中，以下哪些材料属于高碳高铬模具钢（AE）。

A、Cr12 B、T10A C、T8A D、9CrSi E、Cr12MoV F、CrWV

8、哪种属于常用的低耐热高韧性热作模具钢。（AE）

A、5CrMnMo B、GR C、012Al D、3Cr2W8V E、5CrNiMo F、HD

9、对于要求形状简单、精度要求低、产品批量要求不大的塑料模具，最好选用（A B D）。

A、20Cr B、T10A C、PCR D、T8A E、40Cr F、3Cr2Mo

10、对于要求大型、型腔复杂、产品批量大的塑料模具，可以选用（EF）。

A、20Cr B、T10A C、CrWV D、T8A E、40Cr F、3Cr2Mo

11、对于要求耐蚀、精度要求高的塑料模具，可以选用（C D）。

A、20Cr B、T10A C、PCR D、06Ni E、40Cr F、3Cr2Mo

12、过共析钢正火，首先加热时必须保证网状碳化物全部溶入（C）中，为了抑制自由碳化物析出，使其获得（F）组织，必须采用较大冷却速度进行冷却。A、马氏体

B、贝氏体

C、奥氏体 D、共析组织

E、共晶组织

F、伪共析组织 13、10，15，20，25等低碳结构钢的（B）性能比较好，但用作成型零部件或导柱、导套时，需要进行（A）处理。

A、渗碳

B、塑性加工

C、调质 D、韧性很好

E、退火

F、低温回火

14、马氏体时效钢的特性是：模腔加工后可用简便的（B）进行硬化；时效处理的尺寸变化极小；材料的气孔缺陷很少；焊接性能优良；强度、（D）。A、淬火处理

B、时效处理

C、调质处理 D、韧性很好

E、退火

F、回火

15、淬硬型钢的（D）不仅与钢材本身的性能有关，还取决于（A）。

A、淬火冷却速度

B、临界冷却速度 C、工件尺寸形状 D、淬透性

E、耐热性

F、工件加工精度

四、填空

1、模具丧失正常的使用功能，不能通过一般的修复方法使其重新服役的现象称为_____________，它既有达到预定寿命的_____________，也有远低于预定寿命的_____________。（模具失效、正常失效、早期失效）

2、模具在正常失效前生产出的合格产品的数目称为_____________，如其在使用过程中经过多次修模，则为_____________与_____________的总和。（模具使用寿命、首次寿命、各次修模寿命）

3、磨损失效是模具失效的一种，它有很多种类型，按磨损机理不同可分为_____________、_____________、_____________和腐蚀磨损等。（磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损）

4、影响模具寿命的主要因素有_____________、_____________、_____________、-_____________和_____________。（模具结构、模具工作条件、模具材料、模具热处理与表面强化处理、模具制造工艺）

5、冷作模具材料应具备一定的_____________、_____________、_____________、疲劳抗力以及抗咬合能力。（断裂抗力、变形抗力、磨损抗力）

6、冷冲裁模最主要的失效形式是_____________。（磨损失效）

7、塑料模具在服役过程中，可产生_____________、_____________、_____________、_____________、疲劳失效及热疲劳失效。（磨损失效、腐蚀失效、塑性变形失效、断裂失效）

8、根据服役条件不同可将模具材料分为_____________、_____________、-_____________和其他模具材料等几大类。（冷作模具材料、热作模具材料、塑料模具材料）

9、硬度是模具的主要性能指标，一般热作模具材料的硬度为_____________，冷作模具材料的硬度为_____________。（40～52HRC、60HRC）

10、高耐磨微变形冷作模具钢的共同特点是_____________、_____________、_____________、_____________和高的抗压强度。（高淬透性、微变形、高耐磨性、高热稳定性）11、5CrNiMo是典型的低耐热高韧性热作模具钢，热处理过程中采用等温处理的方法，最终获得_____________+_____________+_____________的组织，模具的寿命会明显提高。（马氏体、下贝氏体、少量残余碳化物）

12、高耐热热作模具钢3Cr2W8V的主加元素刚好是W18Cr4V的一半，因此又称为_____________。（半高速钢）

13、塑料模按成型固化不同分为_____________塑料模和_____________塑料模两类。（热塑性、热固性）

14、深冷处理的目的主要是_____________、_____________以及提高钢的磁性。（提高硬度、稳定尺寸）

15、深冷处理的效果主要有残余的奥氏体几乎可全部转变为_____________，材料组织细化并可析出_____________，耐磨性比普通冷处理的模具可提高1～8倍。（马氏体、微细碳化物）

16、预备热处理的目的是_____________、_____________、消除不良组织和防止白点产生。碳钢和合金元素含量较低的钢，预备热处理采用_____________或_____________；合金元素较多淬透性较好的钢，可采用_____________或_____________。（降低硬度、细化晶粒；正火、退火；正火高温回火、完全退火处理）

17、渗碳的主要目的是提高钢表面含碳量，并通过热处理获得高的表面_____________和_____________，提高钢的抗疲劳性能，而心部仍具有较好的_____________和_____________。（硬度、耐磨性；强度、韧性）

18、钢的淬火变形有两种：一种是尺寸变形，即_____________和_____________，而另一种是形状的变化即_____________和_____________，工件的实际变形是同时兼有这两种变形。（伸长、收缩；弯曲、翘曲）

19、模具零件的预先热处理包括退火、正火、调质处理等几种工艺方法，其最终热处理主要有_____________和_____________工艺。（淬火、回火）

20、模具钢中大量的加入元素Ni，其主要作用是确保模具固溶体淬火后，能获得单一的_____________组织。（马氏体）

21、高温回火是一种消除钢中_____________的方法，并且可消除模具的-_____________，提高韧性，防止开裂。（残余奥氏体、残余应力）

22、塑料模具的磨损方式主要为_____________，其次是粘着磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损。（磨粒磨损）

23、为了保证模具的使用性能，渗碳型塑料模具钢的热处理方式为-_____________、_____________和_____________。（渗碳、淬火、低温回火）

24、精冲使用的坯料要求具有良好的_____________，否则坯料使用前需经_____________处理。（塑性、退火）

25、拉伸时在两种性质相近的材料之间易发生_____________。（黏附）

五、简答

1、退火与正火硬度偏高的预防方法有哪些？

答：（1）适宜的冷却速度；

（2）严格工艺规范，防止加热温度过高或过低；

（3）正确选择等温退火时的等温温度，防止温度过低；（4）防止出炉温度过高；

（5）防止装炉量大时保温不足。

2、说明模具材料对模具使用性能和寿命的影响。

答：（1）材料的类别

（2）材料的硬度（3）材料的冶金质量（4）材料的热处理工艺

3、简述塑料模修理过程中，如何正确寻找模具的故障?

答：（1）仔细分析不良塑件样品的缺陷；

（2）打开模具，规范的查找和判断模具的故障；

（3）经全面考虑后选择正确的修理方法。

4、简述模具材料的力学性能要求和工艺性能要求。

答：力学性能要求：

（1）耐磨性

（2）韧性

（3）硬度和热硬性

（4）抗疲劳性能

工艺性能要求：

（1）加工性能

（2）淬透性和淬硬性

（3）氧化、脱碳敏感性

5、简述冷作模具材料中碳素工具钢（T10A、T8A）的应用及特点。

答：这是冲模中应用最广、价格最便宜的材料，适宜形状简单的冲模。

其优点是加工性能好，有一定的硬度。

缺点是淬火变形大，耐磨性较差。

热处理后的硬度为58～62HRC。

6、如何选定冷挤压凸模的淬火温度？

答：（1）如采用高温淬火，在加热时随着淬火温度的升高，合金碳化物不断溶入奥氏体，从而获得含碳和合金元素含量较高的马氏体及大量的残余奥氏体，通过高温回火可获得较高的硬度和抗压强度；

（2）另一方面，随着淬火温度的升高，奥氏体晶粒不断粗化，导致材料性能下降，尤其是韧性，因此淬火加热温度必须很好的选定。

7、简述低耐热热作模具5CrNiMo钢的热处理工艺。

答：（1）退火：等温退火的加热温度为760～780℃，等温温度为680℃；

（2）淬火：经600～650℃预热后加热到830～860℃油淬；

（3）回火：经490～660℃回火。

8、简述中耐热热作模具H11钢的热处理工艺。

答：（1）退火：等温退火的加热温度为880℃，等温温度为750℃；

（2）淬火：不需要预热，直接加热到1000～1020℃油淬或分级淬火；

（3）回火：经540～660℃回火。

9、简述高耐热热作模具3Cr2W8V钢压铸模的热处理工艺。

答：（1）退火：等温退火加热温度为840～880℃，等温温度为720～740℃；

（2）淬火：采用高温淬火，即1140～1150℃淬火；

（3）回火：采用高温回火，即650～680℃回火。

10、简述渗碳型塑料模具钢（10、20、20Cr等）的热处理工艺特点。

答：（1）渗碳

（2）一次淬火，温度为810～850℃

（3）二次淬火，温度为760～830℃

（3）低温回火，温度为200℃左右

11、简述预硬型塑料模具钢（P20、40Cr等）的热处理工艺特点。

答：（1）淬火，温度为830～880℃，油冷

（2）高温回火，温度为450℃左右

12、简述时效硬化型塑料模具钢（25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni、PMS、SM2、PCR 等）的热处理工艺特点。

答：（1）固溶处理：将刚加热至高温，使各种合金元素充分融入奥氏体，然后进行淬火处理获得马氏体组织；

（2）固溶处理加热一般在盐浴炉中进行，而后油冷淬火；

5.模具钢的处理 篇五

1.我国模具工业的发展状况

模具业是技术密集型也是劳动力密集型产业，而模具制造的特点是单件或极小批量的生产，所以模具制造业中分散生产的小型企业占绝大多数，世界各国大多如此。根据日本1996年的统计资料，日本的模具生产企业超过11000家，80%以上的企业职工任谁在20人以下，职工人数超过100人的企业只有419家，占企业总数的不足4%。

我国模具制造企业共有2万多家，从业人员约50万人，大多数也属于分散生产的小型企业，从规模和能力上，大致可分为三种类型：

第一种是较大型的专业模具厂，如（上海）星火模具厂、北京模具厂等，历史比较悠久，设备比较配套，有一定的生产规模和技术力量，能够生产不同类型的模具，近年来也面临着国外模具制造企业和国内大量的小型模具制造企业的竞争。

第二种是大型工业集团附属的模具制造厂或模具制造中心，如汽车制造业的第一车车集团公司附属的工具厂，东风汽车集团公司的模具厂，江铃汽车公司的模具中心，电子和家用电器制造的海尔、科龙、康佳、格力等集团都拥有自己的模具制造中心或模具分厂。这些集团拥有较强的模具制造设备和技术力量，能够承担本企业集团的全部或大部分的模具制造任务，是模具行业的最强有力的生产力量。

第三种是近20年来迅速发展的大量中小型模具制造厂，占模具制造企业的90%左右，这类企业规模小，往往只有几台加工机床，很多工序需要靠外协解决，生产能力不大，技术力量薄弱，但是经营方式灵活，制造周期短，可以适应小批量生产的、对模具精度和寿命要求不高的简易模具的需要。这类厂发展很快，但是随着市场需要的不断提高，有的企业也不断地充实技术力量和工艺装备，采用CAD/CAM技术，铸件从低档产品项中高档产品发展。我国加入WTO后为国内模具行业带来新的发展机遇。随着境外企业大批涌入国内制造行业，外资对模具行业的投入也明显增大，而且工业发达国家将模具制造向我国转移的趋势也进一步明朗化。这是由于我国劳动力成本相对比较低廉，我国技术人才的素质也随着经济和科技的发展而不断提高，国内投资环境日渐完善；而工业发达国家模具制造业呈逐渐萎缩的状态，也加速了他们把本国模具工业向我国转移的动向。同时由于内需的拉动，如国内汽车、家电、电子行业的告诉发展以及机械行业自身发展对模具的需求都十分强烈，又为我国模具业发展提供“天时”和“地利”的好条件。

近年来我国模具行业结构调整和体制改革的步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命的中高档模具及模具标准件的发展速度快速快于行业总体发展水平；塑料模具和压铸模具在模具中的比例增大，专业模具厂的数量及其生产能力增加较快；“三资“及私营模具企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快。但是我国模具行业的发展表现出地区不平衡性，宏观看来，东南沿海地区的发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。近年来国内模具刚也发展较快的地区是：珠江三角洲、长江三角洲、胶东半岛和京津塘地区。目前珠江三角洲的深圳周边和广州市场周边已成为我国模具工业最发达、科技含量最高的区域，据业内人士估计，今后十年内这个区域很可能发展成为世界模具生产中心。长江三角洲包括上海、江苏、浙江地区，模具产业正处在高速发展阶段，尤其是浙江东部的余姚、黄岩、宁波、宁海、温州等地区的模具产业的发展非常迅速，从业人员已达10余万人，模具年产值达70亿元，预计这些地区的模具工业将会有更快的发展。据调查，仅广东和浙江两省模具的合计产值约占全国模具总产值的60%以上。目前胶东半岛和京津唐地区模具产业的发展同样得到国内外的关注。

综合看来，在内需拉动和外资推动下，2003年我国模具市场总体规模约增加13%左右，预计到2005年模具年产值将达到500亿元，年均增速为12%左右，模具自给率将从目前的70%提高到80%左右，模具及模具标准件出口将从2002年的2.5亿美元增长到2005年的3

亿美元。同时，也应当看到，我国模具总产量虽然已居世界第三位，但模具材料国产化的程度仍然不高，2003年进口额高达13.7亿美元。同时，模具设计与制造水平在总体上要比欧、美、日等工业发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度也远低于国际水平。

当前国内模具行业存在的问题主要有：

1）模具市场的商口结构不适应需求状况，高档模具少，中低档模具因市场竞争而过度降低，即影响模具质量的改进，也是模具生产厂家的经济效益下降。

2）为了大力发展大型、精密、复杂、长寿命模具，模具生厂商所需的新型、精密装备，大部分国内尚不能供应，而进口设备的价值昂贵，还需交纳高额进口税，在一定程度上影响模具行业的技术改造过程。

3）模具行业的私营个体企业发展很快，但规模较小，资金实力较弱，而贷款又较难，影响技术该奥和对新技术的采用，从而影响了我国模具工业整体发展的步伐。

4）由于模具近年发展很快，整个行业深感人才缺乏，尤其对中高级技术人才和经营管理人才的需求十分迫切。

以上这些问题如能早日得到合理的解决，则将加快我国模具行业健康高速的发展。

2.国内模具材料市场的供需状况

在模具材料中，模具钢是模具行业应用最广的传统材料，模具钢的品种、规格和质量对模具的性能、使用寿命和模具制造周期均起着决定性的作用。

（1）国内市场供应模具钢材的企业

目前市场供应模具钢材的生产厂家不限于特钢企业，从市场的供销情况看来，国内模具钢生产企业基本可分为4部分，它们都是模具钢材的供应的源头。

1）特钢企业。据2002年国内模具钢生产统计，模具钢产量超过万吨（或接近万吨）的企业有长城特钢、辽宁特钢、大冶特钢，上海五钢、北满特钢、太钢、舞阳公司和西宁特钢。这8个厂家的合计产量约占全国模具钢 总产量87%。还有几家特钢厂也生产模具钢。

2）普钢特钢。以宝钢为龙头，主要生产塑料模具钢宽厚板，产品以SM45-SM50钢（类似日本S45C-S50C）为主。这类产品在浙江黄岩地区非常热销，在该地区年销量近5万吨。另外，部分普钢厂用转炉生产3Cr2Mo（P20）的宽厚板及大锻件，形成对特钢企业市场份额的补充。

3）机械制造企业。如德阳二重、包头二机等厂，既在本厂内加工大模块，又在民营锻压加工厂出售钢锭。它们在模具钢市场的竞争中十分活跃。

4）民营加工企业。处于浙江、广东等地的一批民营 的小型锻造厂，它们从某些特钢厂或重机厂购进钢锭进行加工，有的加工厂还可以用废钢为原料进行炼钢。虽然刚才质量比不上国企产品，但它们的优势是生产比较灵活，紧跟市场需要，又由于靠近模具制造厂，服务比较直接，爱爱模具钢市场有很强的竞争力。

(2)市场上国产模具钢常见的品种

国内主要特钢企业生产并供应市场的模具钢，原先基本上集中于8个钢号，即5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V、4Cr5MoSi1V1（H13）和Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（D2）、CrWMn。近年来为适应塑料模具高速发展的需要，开始生产供应以预硬化状态交货的3Cr2Mo(P20)、3Cr2NiMo（718）等钢号，接着又相继生产供应一些新开发及改进型钢号，如时效硬化型塑料模具钢10Ni3MnCuAl（近似于日本NAK80）、耐蚀塑料模具钢4Cr13Mo（近似于瑞典S-1365，德国1.2083）和3Cr17Mo（近似于德国1.2316）等，大大丰富了塑料模具钢的选材。此类品种在国内还属于刚刚起步阶段。

市场上供应的模具钢，如按使用状况分，其中塑料模具钢占60%，以大模块与方、扁钢材为主。主要牌号包括SM45、42CrMo、P20、718、NAK80、S136、3Cr17Mo等；冲压模具用钢约占20%，以小规格的圆钢、扁钢为主，主要牌号包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V

1（D2）等；压铸模具为钢约占6%-8%，有模块、圆钢等，主要牌号包括4Cr5MoSi1V1（H13）、3Cr2W8V等；还有热锻模具用钢，如5CrMnMo、5CrNiMo等。

国产模具钢的品种结构，还将随着我国模具行业的发展而变化。按照“十五“模具行业的发展动向，模具钢品种结构变化的总趋势是：塑料模具钢、热作模具刚的增量将大于冷作模具钢（Cr12型）；锻制大模块，大扁钢，大圆刚等钢材用量将有大的增加。“十五”期间各类模具钢的品种结构变换如下：

塑料模具钢方面，一是由于大型塑料模具（如汽车保险杠、仪表盘面板等）国产化率提高，SM3Cr2NilMo钢用量增加，而3Cr2Mo钢将减少；锻材增加，板材减少。材质上调质处理量增加。二是由于PVC塑料模具增加，SM4Cr13型增加，普通塑料模具钢减少；非调质型、易切削型钢种增加。

热做模具钢方面，一是由于大型压铸模具国产化率提高，H13型及改进型用量增加；锻材增加，板材减少；材质上组织均匀化处理量增加，要求提高横/纵向冲击性能。二是由于铝型材挤压模具用量增加，普通H13型钢用量减少。

（2）进口模具钢的品种规格

虽然我国模具钢生产有了很大发展，这几年国内钢铁企业在模具钢方面也做了很大的努力，但是国产模具钢及模具仍然不能满足国内市场的需要，我国每年仍需进口大量的模具钢及模具，而且进口的势头始终不衰。据海关统计，1988年进口模具刚及模具共花外汇1.88亿美元，十年后的1988年为9.63亿美元，1999年为8.88亿美元，2000年为9.7亿美元，2001年为11.12亿美元，2002年为12.72亿美元。根据对“海尔”、“科龙”、“美的”、“新科”等大型家电集团企业的调研，模具钢主要进口的产地和品种如下：

瑞典（一胜百）：718/738,618,8407；

日本（大同）：PDS5，SKD11 , SKD61, NAK80，S50C;

德国（W-Nr./材料号）：1.2311,1.2312,1.2316；

奥地利（百禄）：M201，M238，M300。

在进口模具钢品种中：

塑料模具钢约占60%，“海尔”、“新科”大量进口可加工性能好、材质均匀、高渗透性的外国钢材，其大模块边缘与中心的硬度差很小，即△HRC≤2。

热作模具钢约占20%，主要是D2（日本SKD11）的热轧条钢与扁钢。

从进口模具钢的规格来看，主要是大尺寸的模块和扁钢。锻制模块：长1200-1500mm，宽600-1200mm，厚250-800mm，扁钢：宽400-1500mm，厚30-300mm。

（3）市场对模具材料的要求

以上这些进口模具钢的品质和尺寸规格，除少数品种尚需要做一些研究、开发外，大部分产品及尺寸规格国内是有能力进行开发的，其关键问题在于，如何保证国产模具钢等材料的质量稳定，并缩短钢材的交货周期。为此，模具材料用户，尤其是大型集团企业认为，国产模具钢比进口模具钢有较大的价格优势，很希望模具钢国产化，但必须满足一下几点要求:

1)钢材质量好，而且要稳定。由于高档模具的采用日益增多，需要大量高纯净度、高性能、高均匀性、高稳定性、高精度的优质模具刚。

2）开发的模具钢品种应适应市场需求，并与国际接轨。塑料模具钢（718、P20等）必须以预硬化状态交货，保证规定的出厂硬度。大多数中小型企业需要钢材的数量较少而品种、规格较多，要求供货单位零售多规格、多品种的模具钢料。

3）随着汽车、家电、电子、轻工业市场的发展，国产模具钢既要保证常规的性能，还要求电加工性能、皮纹加工性能、耐蚀性能、退磁性能等，并能够达到进口钢材的水平。

4）模具制造业产品一般上市周期短，要求材料供应部门应有存库量，使模具企业能及

时买到现货；即使大规格的模块，交货周期一般应在两周之内。并且要求能供应模具钢精料、制品和模具标准件、标准模架等，以减少模具企业的加工量，提高材料利用率，缩短模具制造周期。

5）钢材供应单位应拥有热处理车间，可更好地满足模具企业的需要，也可以减少因模具热处理出现质量问题时发生热处理与材料质量制件的扯皮现象。

3.国内模具标准件市场的供需状况

制造模具标准件的材料主要是中碳的碳素结构钢45-55钢（相当于日本S45C-S55C）,虽然对材质没有特殊要求，但每年消耗的钢材数量很大。由于我国模具标准化工作进展较慢，加之在计划经济时期企业乐于搞“自产自配”、“小而全”、“大而全”的旧观念难以很快清除，因此，多年以来国内模具标准件行业的状况，抑制是生产规模小，品种规格少，产品流通不畅的格局。改革开放以来在市场经济的推动下，国内模具标准件的生产集中度和使用覆盖率已大幅度提高，但国内市场的商品结构还不能适应模具标准件大幅度推广与运用的需要，突出的问题是中低档模具标准件商品多，高档商品少；而外资企业生产的一些高产品，又因价格昂贵之时用户却步。

国内模具标准件产品主要是注塑模架、冷冲模架和推杆推管等，据初步调查，国内模具标准件产品的生产与市场状况大致如下：

（1）注塑模架

全国生产注塑模架的厂家比较分散，共有40多家，其中大部门厂家年产模架在千套以下，仅有十来家企业的年生产能力在万套以上。按注塑模架年产值统一，其中年产值在亿元以上的厂家有：龙记集团公司（以及上海龙记金属制品有限公司）、东莞明利钢材模具制品有限公司、德胜公司和广东顺德新强盛模具公司等。其次，注塑模架年产值在亿元以下，1千万元以上的厂家有：苏州中村重工钢模公司、浙江亚轮模架有限公司、四川江东机械厂、南通龙腾机械责任有限公司、昆山宏顺大型模架有限公司等。还有些企业因各种原因未统计在内。包括以上厂家共约10多个企业的注塑模架年产值可达20多亿元，占全国总量的90%以上。在我国北方和中西部地区，由于专业化程度较差，加上一些历史的原因，大多数模具生产厂所需配套的注塑模架很少外购，基本上是自产自配。由此可知，目前注塑模架市场主要集中在珠江三角洲，其次为厂家三角洲和胶东半岛，即注塑模架市场以广东最为集中，其次为浙江、江苏、上海、山东。按照国内对注塑模架的需要量估计，市场总量约30多亿元。

（2）冷冲模架

这事量大面广的模具标准件之一，冷冲模架的使用覆盖率达80%左右。目前国内有一定规模的冷冲模架厂工30多家，其中只有萧山精密模具标准件厂、江苏镇江船山模架厂和陕西渭河工模具总厂的年产值达10万套以上。从对冷冲模架的需求情况分析，全国每年约需100万套左右，而以上3架企业的冷冲模架年产量估计40万套，约占全国总量的一半，由此可见冷冲模架市场缺口较大，其中钢板模架和精密模具的工序矛盾尤为突出，这也是促使自产自配比例又在扩大。

（3）推杆推管

6.注射模具的设计步骤 篇六

齐注射模只设计前，应明确如下乡项。

(1)明确制她的几何形状及使用要求。对于形状复改的制品，钉时除看懂其图纸外，还 捕参考产品模型或样品和考虑塑料的种类及制品的成型收缩率、透uj度、尺寸公差、表而粗

糙度、允许变形范同等问题，即充分了解制品的使出要求．因为这不仅是模具设计的主要依 据，而且还是减少模且设计者与／：品设计者之间意见分歧的手段。

(2)估算制品的体积和质量从确淮成型总体方案。计算制品质量的目的齐于选择设备和 确定成型总体方案。AVX钽电容成型总体方案包括确定模具的结构形式、测胖数目、制品成型的自动化

程度、采用流道的形式(冷或者热流道)、制品的侧向型几是同时成型还是后序加工、侧Pq 的脱模方式等。

(：i)明确注射成则机的型号和规格。确定采用什么剧号和规格的注射成型机．这样在模 又设计时才能对模具上与注射机个又的结构利尺寸的数据进行校核。

(4)检金制界的上艺性。对制品进行成型前的工艺性检查，以确认制而的各个细小部分 是仍均符合泞射成型的工艺性条件。

4．4．2模县结构设计的一般步骤

注射模且的结构设计．幕中校下列步骤进行。

(1)确定刚肿的数日。确定模具型胺数日的方法有根据锁模力确定

根据制品精皮确之．根据经济性确定等。

(2)选定分型面。虽然选定分型山应在制品设计阶段进行，但在模具设计时需再次进行

(3)确定型腔的配肖。型腔在模板内的排列既要使模板外形J4寸小，又要考虑到挠注系 统的平衡。

(4)确定浇注系统。浇注系统的设计详见第5章。

(5)确定脱模方式。特5U要注意确定侧凹制品的脱模方式，在进行模具结构设计前 须确定采用什么方式脱模。

(6)确定措出机构。首先要确定是从定棋一侧推出制品，还是从动模一侧推出制版，应 尽可能采用从功模一侧推出制品的方式。一般常采用推朴推出，对凶筒形制品常采用套简报 小．必要时，应采蝴脱模板推出，以避免制品在推出时变形和局部白化。

(7)确定温度的控制方式。温皮的控制包括四腔和型芯的温度控制、热流道的温度控制 及流通板和喷嘴的温度拧制。

(8)确定贝腔与型芯的结构及固定方式。肖采用镶块式型腔或则芯时，必须确定如何装 配阁定型腔或型心以及镶块的冷却方式。

(9)确定排气方式。对于大型和高速成型模具。排气问题是不容忽视的。

(10)给制模具的结构草图。在绘制出模具的完整结构单图庸，应与工艺、模又的使用和制造人员共同研究，以期进一步完善。

(1J1)校核棋具上与注射机有关的尺小。因为每合模具只能安装在萄其相适应的汰射机 上使用，因此必须对模具L与注射机打又的尺寸进行校核。

(12)校核强度及刚度。对成型零件及丰要受力零、部件应进行强度及刚度内校核。

(13)绘制模具的装配图。装配凶应包括必要的尺人如外形尺寸、定仿围立径、安裴 J4寸、极限尺寸(活动零件移动的赵止点)及技术条件、编写明细表。

(14)绘制模具的零件图。设汁时应尽续选用标淮什。

7.刍议高速钢模具的热处理工艺 篇七

1 高速钢模具的预热

高速钢模具第一次预热一般是在空气炉中进行, 主要是起烘干工件的作用。显然第一次预热看起来要比第二次预热的重要性差一些, 但不论从操作安全角度来看, 还是从工件的均匀加热来看, 第一次预热仍然是必要的。第一次预热采用的温度, 大致在500~600℃之间。其加热时间是根据工件的有效厚度, 为1~2分钟/毫米。为了和高温炉的生产效率相协调, 一般是将第一次预热的炉膛加大, 其预热的工件数, 是高温炉加热工件数的10倍以上。

第二、次预热一般是在盐浴炉中进行, 温度常为800-900℃。对于精度要求低、形状简单的工件, 可采用预热温度的上限, 反之取预热温度的下限。对于含钴高速钢, 一般推荐用950℃预热, 而对于要严格防止脱碳的工件, 可采用较低温度, 即750℃左右, 或705~790℃。第二次预热时间, 大致是高温加热时间的一倍。一般来说, 第一次预热, 第二次预热与高温加热时间按一定比例进行计算, 一般为:高温加热:第二次预热:第一次预热=1:2:3或1:3:5。

预热是整个加热过程的一部分, 如果将预热工艺和最后加热工艺互相适当调整, 即使改变预热温度, 也不会致对工件的淬火加热产生很大影响。仅从这个角度来看, 我们可以认为具体选定的预热温度, 一般不会对工件质量产生重大作用。但在热处理生产线中, 如果只注意最后高温加热温度和时间的控制, 而不注意预热这一环节, 则其炉温或时间的变化, 势必影响最终热处理质量, 可能给工件性能带来很大影响。

2 高速钢模具的加热温度

高速钢的合金元素溶解量多少, 取决于淬火加热温度的高低。在选择高速钢的淬火加热温度时, 首先要考虑钢的化学成分, 不同型号高速钢, 有其规定的加热温度范围。在这个前提下, 由于对工件有各种不同的要求及尺寸形状, 所以具体选定时要更为复杂些。通常, 我们应根据下述原则来确定加热温度。

(1) 在保证必要的热硬性前提下, 应适当降低加热温度。另外对于精度要求很高的工件, 为了减少变形, 也应适当降低加热温度。

(2) 钢材碳化物偏析级别也影响加热温度。对于大型工件, 即使经过锻造, 也不易使其材质分布充分均匀, 尤其是心部, 更是如此。这种碳化物不均匀度过大的钢件在加热时, 为了防止开裂, 宜采用下限加热温度, 而加热时间可适当延长。对碳化物不均匀度大的钢件, 如采用上限温度加热, 则奥氏体晶粒易于长大, 因而降低了工件的强度和韧性。而且在碳化物堆集处, 由于含碳量高, 如采用上限加热温度, 容易产生过热, 同样会降低钢材的强度和韧性。还有, 由于碳化物分布不均匀, 造成奥氏体的合金度不一样, 以致使Ms点不一致, 于是马氏体转变有前有后, 增加了工件的组织应力。这些都是形成工件变形和开裂的重要因素。

(3) 根据工作条件来选择加热温度。这可从以下几个方面来考虑:对于截面小的模具, 在使用过程中, 往往感到强度不足, 一般导致因热硬性不高而造成损坏。为了使工件具有综合的机械性能, 应采用较低的淬火温度, 以便于得到足够的强度, 并保持一定的热硬性。对于截面积较大、承受单位载荷较小的工件, 强度不致发生问题, 故宜采用较高的淬火温度, 以求提高其热硬性。对于工件刃部工作时受热较高, 但冲击载荷小、形状简单的模具, 则宜采用较高的淬火温度, 以期获得较高的热硬性。

(4) 对于不同产地的钢材, 应选择不同淬火温度, 例如国内大连钢厂、大冶钢厂、上钢五厂的高速钢, 可采用较高的加热温度。

3 高速钢模具的加热时间

我们认为加热时间, 从定义上讲, 应包括三部分, 即压温时间、透烧时间和保温时间。当然尺寸不大的工件, 压温现象不明显。但我们认为在实际情况下的盐浴中加热, 即使是小工件, 在成批生产条件下, 也应考虑压温时间, 否则将影响热处理质量。所谓压温时间系指在大批量生产过程中, 成批工件装入炉内, 迫使高温炉降温, 然后又逐渐回升到规定的温度那一段加热时间。考虑压温时间, 实质上就是考虑装炉方法、装炉量的多少、加热温度的高低、高温炉的功率大小、炉膛形式以及预热温度的高低。对透烧时间, 主要考虑工件的形状及大小。而对保温时间, 主要考虑钢的化学成分以及碳化物的形状和分布状况。

4 高速钢模具的淬火

在淬火过程中, 冷却是一个极为重要的环节。淬火冷却方法必须根据工件的形状和尺寸等条件进行选择。高速钢的淬火冷却方式目前主要有三种, 即气冷、油冷、盐浴冷却。目前在我国采用盐浴冷却最为普遍。笔者在此谈谈加热和冷却过程中工件温度的变化。热处理过程中, 工件本身温度与工艺规定温度之间, 必然存在着一定的差别, 而且同一工件的各个部位也存在着差别。当工件在加热时, 表面要比内部升温快, 通过预热及炉中的停留, 可使工件的表面和内部的温度基本趋于一致。而在冷却过程中, 由于工件表面降温快, 所以内部的温度要比外部的温度高。而通过某一温度盐浴的分级和等温, 可使工件的表面和内部的温度差减少。这些具体问题, 不论在编制热处理工艺, 还是在热处理操作中, 都必须充分考虑。

分级淬火指将工件加热后淬入温度高于Ms点的热浴中, 进行短时间的停留, 使工件各部位的温度趋于一致, 然后通过空冷获得马氏体及残余奥氏体组织。对于高速钢而言, 就是将工件从高温炉中出炉后, 放入温度处于高速钢奥氏体稳定性最大的温度区之内的盐浴中, 进行短时间停留, 然后在空气中冷却。这是避免油中冷却工件变形较大而采取的一种冷却方式。高速钢分级淬火时, 因为在Ms点以下是空冷, 内应力大为减少, 另外采用此法时, 残余奥氏体量增多, 与油淬相比, 要增加2~3成, 残余奥氏体在回火过程中, 也有利于减少内应力, 可以使工件开裂、变形减少, 而强度、韧性有所提高。高速钢油淬与分级淬火的主要区别就在残余奥氏体的数量不同。也就是说分级淬火时, Ms点升高, 淬火马氏体量减少, 而残余奥氏体量增多。

5 高速钢模具的回火

回火是紧接着淬火后的一项重要热处理操作, 也往往是工件在整个热处理操作过程中最后的一项操作, 高速钢模具高温淬火后一般需在一次硬化范围内回火三次, 以获得高硬度和热硬性, 回火操作进行的正确与否, 对于工件的使用性能, 同样具有重要意义。在高速钢的回火工艺中, 应当充分注意回火温度、保温时间以及加热和冷却方法。下面重点研究回火温度。淬火后的高速钢, 加热至400~475℃以下, 虽然物理性能及机械性能。发生显著变化, 但在光学显微镜下的金相组织并未发生变化。因为400~475℃以下的回火, 其组织仍为未溶碳化物、残余奥氏体及析出少量s相或渗碳体的回火马氏体。由于渗碳体碳化物颗粒大, 不可能产生弥散强化, 故硬度将下降。而当加热到500~650℃保温一段时间后, 马氏体转变为析出大量细小合金碳化物的回火马氏体, 残余奥氏体冷却时转变为马氏体, 这就是使钢获得二次硬化的回火。温度再上升, 则弥散碳化物开始集聚长大, 导致硬度再次下降。可见回火温度对高速钢的组织及性能的影响是很大的。

结语

高速钢模具的热处理工艺质量的好坏对其性能和使用寿命的影响甚大。本文对高速钢模具的热处理工艺进行了粗浅的论述, 其目的是为了使大家更多地认识高速钢模具热处理工艺的发展, 从而在提高高速钢模具的强度、韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能, 降低制造成本, 提高使用性能等方面做出贡献。

摘要：本文通过对高速钢模具的预热、加热温度、加热时间、淬火及其冷却、回火等热处理工艺的研究, 刍议高速钢模具的热处理工艺, 以此推动高速钢模具的热处理工艺发展。

关键词：高速钢,模具,热处理工艺

参考文献

[1]吴连海.高速钢模具的热处理工艺研究[J].科技资讯, 2011, (27) :59-59.

8.论塑料模具制造热处理工艺 篇八

关键词：塑料模具制造；热处理；真空热处理

我国的塑料模具技术水平在工业化进程中取得了巨大的进步，但与发达国家的塑料模具技术水平相比，仍存在着很大的差距，我国塑料模具技术水平有着很大的提升和发展空间。如何提高塑料模具使用性能及使用寿命，是当前塑料模具研究的一大课题。因此，对于塑料模具钢的制造工艺，特别是热处理工艺也是大不相同的，只能通过优化热处理工艺尽量减少模具变形程度。

1.塑料模具热处理的影响因素

在塑料模具加工过程中，模具的性能是保证产品质量的重要环节，模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。它对模具的性能有着直接的影响。

模具的制造精度。组织转变不均匀、不彻底及热处理形成的残余应力过大造成模具在热处理后的加工、装配和模具使用过程中的变形，从而降低模具的精度，甚至报废。

模具的强度。热处理工艺制定不当、热处理操作不规范或热处理设备状态不完好，造成被处理模具强度（硬度）达不到设计要求。

模具的工作寿命。热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等，导致主要性能如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降，影响模具的工作寿命。

模具的制造成本。作为模具制造过程的中间环节或最终工序，热处理造成的开裂、变形超差及性能超差，大多数情况下会使模具报废，即使通过修补仍可继续使用，也会增加工时，延长交货期，提高模具的制造成本。综上分析，正是热处理技术与模具质量有十分密切的关联性，使得这二者在现代化的进程中，相互促进，共同提高。20世纪80年代以来，区别于传统的热处理技术，在模具热处理技术领域中真空热处理技术、模具的表面强化技术和模具材料的预硬化技术有了快速的发展。这些新技术的发展对提高模具性能得到了推动作用。

2.塑料模具热处理方法

2.1.残余应力引起变形钢材经受了严格的磨削，弯曲和切削作业后应力很高，因此必须消除由这些作业而产生的应力，否则在热处理时会发生变形。

如模具零件必须切除大量的毛坯余量，则应该在粗加工（保留足够的精加工余量）后，消除其应力，先把模具加热到250～300度，并在此温度下保持足够的时间，再冷却到室温，然后可以进行精加工。

2.2.在热处理过程中加热太快引起变形热处理加热的速度应该足够的慢，以便使模具各部分的温度基本上一致。

在快加热过程中，薄截面比厚截面膨胀得快，这会在模具的连接处产生应力，如果这种应力大于钢材的屈服强度，就会使模具变形。另外，在快加热的过程中，当薄截面首先达到临界温度和开始收缩而厚截面仍然在膨胀中，这样也会引起变形。在慢加热时，合成的应力低于模具的屈服强度，因而不会发生变形。而在快加热时，合成应力大于屈服强度，所以模具会产生变形，当合成应力超过钢材的破裂强度时，将会导致模具破裂。

3.塑料模具钢的热处理技术

模具制造的成本高，特别是一些精密复杂的冷冲模、塑料模、压铸模等。采用热处理技术提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具寿命，有显著的经济效益，我国模具技术工作者十分重视模具热处理技术的发展。塑料模具钢的热处理技术主要有以下几种。

3.1.真空热处理

模具钢经真空热处理后有良好的表面状态，变形小。与大气下的淬火比较，真空油淬后模具表面硬化比较均匀，而且略高一些，主要原因是真空加热时，模具钢表面呈活性状态，不脱碳，不产生阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热，钢的表面有脱气效果，因而具有较高的力学性能，炉内真空度越高，抗弯强度越高。真空淬火后，钢的断裂韧性有所提高，模具寿命比常规工艺普遍提高40%～400%，甚至更高。

3.2.深冷处理

近年来的研究工作表明，模具钢经深冷处理（-196℃），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，也可在淬火回火之后进行深冷处理。如果在淬火、回火后钢中仍保留有残余奥氏体，则在深冷处理后仍需要再进行一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅可用于冷作模具，而且可用于热作模具和硬质合金。

3.3.模具的高温淬火和降温淬火

一些热作模具钢，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常规淬火温度加热淬火，可以减少钢中碳化物的数量、改善其形态和分布，使固溶于奥氏体中碳的分布均匀化，淬火后可在钢中获得更多的板条马氏体，提高其断裂韧性和冷热疲劳抗力，从而延长模具使用寿命。例如3Cr2W8V钢制的一种热挤压模具，常规淬火温度为1080℃～1120℃，回火温度为560℃～580℃。当淬火温度提高至1200℃，回火温度为680℃（2次），模具寿命提高了数倍。

3.4.化学热处理

化学热处理能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化性等性能。几乎所有的化学热处理工艺均可用于模具钢的表面处理。渗氮工艺目前多采用离子渗氮、高频渗氮等工艺。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。氮碳共渗可在气体介质或液体介质中进行，渗层脆性小，共渗时间比渗氮时间大为缩短。压铸模、热挤压模经氮碳共渗后可显著提高其热疲劳性能、氮碳共渗对冷墩模、冷挤压模、冷冲模、拉伸模等均有很好的应用效果。

参考文献：

[1]冯颖璋，潘振鹏.我国塑料成型模具用材料的进展[J]大型铸锻件，2001（4）.

[2]黄全新.模具材料与热处理工艺选择探讨[J].广西教育，2012（11）.