模具零件的热处理
模具热处理方法有哪些【详情】
模具热处理方法有哪些？根据行业的要求，热处理工艺主要分为整体热处理、表面热处理、化学热处理三大工艺类型。
而在模具制造中经常采用的是：退火、淬火、回火、调质等整体热处理工艺，以及渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处理工艺。
热处理工艺按工件在加工过程中要求或所处工序位置不同又可分为预备热处理和最终热处理两类。
预备热处理的目的在于消除先前加工所造成的某些缺陷，如晶粒粗大、带状组织等；或降低硬度适应以后机加工的需要；或为调整组织状态、消除内应力为最终热处理做好组织准备。
预备热处理一般指退火、正火和调质，主要对象是锻件、铸件和粗加工工件。
最终热处理能使钢件满足在使用条件下的性能要求，如淬火、回火、化学或表面热处理。
有时，钢材退火或正火能满足使用性能要求，这时正火和退火也是最终热处理。
一、退火及其目的、应用和分类将钢件加热到临界温度以上20——30。
C，保温一定时间后随炉温或在石灰、石英砂中缓慢冷却下来，以得到接近平衡状态组织的一种热处理方法，称为退火。
1、退火的目的1、降低硬度，改善削性能2、削除偏析，均匀成分，改善铸造、轧制、锻造和焊接过程中的组织缺陷，消除残留应力。
3、细化晶粒，改善性能，并为最终热处理准备良好的金相组织。
4、恢复塑性、韧性，便于冷变形加工。
5、消除内应力，稳定尺寸，减少淬火变形和裂纹。
2、退火的应用，退火工艺主要腹膜于铸锻件和冷压件加工后，利用堆焊和焊接方法来强化或修补凹模后，都必须进行退火来消除应力。
3、退火的分类退火可以细分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火等多种。
1、完全退火。
完全退火是将亚共析钢（碳的质量分数＜0.77%）加热到A3以上，保温足够的时间，使组织完全转变成奥氏体冷却。
完全退火的目的是使钢件软化，以便于以后的机械切削加工或塑性变形加工；使钢的晶粒细化、消除内应力以及为淬火准备适宜的组织。
为了达到上述目的，完全退火的加热温度通常规定为高于A3以上20——30。
C。
冲压模具热处理
冲压模具热处理
冲压模具的热处理是一个关键的工艺过程，其目的是增强材料的机械性能，提高材料的硬度、强度、韧性和耐磨性，以达到提高模具使用寿命的效果。
由于冲压模具在使用过程中经常面临高温、高压等极端条件，因此对其进行适当的热处理至关重要。
热处理工艺主要包括预备热处理和最终热处理两个阶段。
预备热处理的目的是消除锻件内的网状二次渗碳体，细化晶粒，消除内应力，并为最终的热处理做好组织准备。
例如，对于采用共析钢的冲压模具锻件，建议先进行正火处理，然后进行球化退火。
对于冲压凹模零件，在淬火前，通常需要进行低温回火热处理（即稳定化处理）。
而对于一些形状较为复杂、精度要求较高的凹模零件，在粗加工后及精加工前，应采用调质处理。
这可以减少零件的淬火变形，尽量避免开裂倾向，并为最终的热处理工序做好组织准备。
在最终的热处理阶段，主要根据模具的具体要求来选择合适的淬火和回火工艺。
例如，GM钢的淬火温度通常在1080~1120℃，回火温度为540~560℃，且需要回火两次。
而对于高耐磨性、高强韧性的模具钢（如ER5钢），淬火温度可能更高，达到1150℃，回火温度则在520~530℃，且需要回火三次。
此外，还有一些特殊的模具材料，如SUS440C、DC53、HAP40、SKH51和SKD61等，它们各自具有独特的物理特性和热处理工艺。
例如，SUS440C是一种马氏体不锈钢，经过淬火后能获得良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
而DC53则具有良好的淬透性、高硬度、高强度和良好的耐磨性。
总的来说，冲压模具的热处理是一个复杂而关键的过程，需要根据模具的具体要求和材料的特性来选择合适的工艺参数，以确保模具的性能和使用寿命。
常用模具热处理质量检验技术
常用模具热处理质量检验技术模具热处理质量检验应按国家标准、行业标准或企业内控标准规定的程序，对工艺文件或技术标准中规定的项目进行严格的检查，并监督工艺纪律的执行情况，防止和减少废品与返工件的产生。
对批量生产的模具，必须在首件或首批检验合格后才可继续生产。
检验的项目和检验的方法，应按图样、工艺卡片和技术标准的规定执行。
对于没有明确规定的，可按相应的国家标准或客户要求进行检测。
模具热处理后的检验主要有四个方面：外观、变形、硬度、金相。
1）热作模具热处理质量检验如下：①外观检验。
模具任何部位不得有肉眼可见的裂纹，关键部位应用5～10倍的放大镜细看。
模具表面不应有明显的磕碰伤痕。
②变形检验。
用刀口形直尺或平尺观测模面的平面度，并用塞尺测量，一般规定变形量应小于留磨量的1/3～1/2。
③硬度检验。
首先将待测部位磨光或抛光，一般用洛氏硬度计检测3～4点。
根据情况，也可用维氏硬度计、肖氏硬度计、里氏硬度计检查。
如果硬度值超高，应多检测几点，尽可能准确。
根据硬度值，做出是否要提高回火温度的决定。
如果硬度偏低，应在原位置继续打磨，继续检测。
如果硬度还低，再用手提小砂轮做钢号火花鉴别，一定找出致使硬度达不到工艺要求的真正原因。
④金相检验。
热作模具的金相检验，可按JB/T 8420—2008《热作模具钢显微组织评级》执行。
2.通常热作模具钢马氏体合格级别为2～4级。
另外，有些热作模具钢还要进行蒸汽处理、氧氮共渗、TiN涂层、渗硼、氮碳共渗等表面强化处理，则应按相关技术标准验收，重点检测渗层厚度、表面硬度和金相组织三大项。
2）冷作模具热处理质量检验如下：①外观检验。
模具表面不允许有磕碰、划伤、烧毁及严重的氧化脱碳、腐蚀麻点及锈蚀现象，肉眼观察不得有裂纹，表面必须光洁，孔眼特别是不通孔内不得堵泥和盐渍，拴绑的钢丝等附着物必须解除。
②变形检验。
模具热处理后变形量不得超过留磨量的1/3～1/2。
③硬度检查。
模具热处理后应全部进行硬度检查。
压铸模具热处理工艺的研究与应用
压铸模具热处理工艺的研究与应用压铸模具是制造各种金属零件的重要工具，其质量直接影响到产品的质量和生产效率。
为了提高压铸模具的使用寿命和性能，热处理技术被广泛应用于压铸模具的制造过程中。
本文将从热处理工艺的研究和应用两个方面来探讨压铸模具热处理技术的发展和应用。
一、热处理工艺的研究1.1 热处理工艺的分类热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等过程，改变材料的组织结构和性能的一种工艺。
根据热处理的目的和方法，可以将热处理工艺分为以下几类：（1）退火：将材料加热到一定温度，保温一段时间后，缓慢冷却，以消除材料内部的应力和组织缺陷，提高材料的塑性和韧性。
（2）正火：将材料加热到一定温度，保温一段时间后，快速冷却，以提高材料的硬度和强度。
（3）淬火：将材料加热到一定温度，保温一段时间后，快速冷却，以使材料组织发生相变，从而提高材料的硬度和强度。
（4）回火：将淬火后的材料加热到一定温度，保温一段时间后，缓慢冷却，以消除淬火时产生的应力和脆性，提高材料的韧性和塑性。
1.2 压铸模具热处理工艺的研究压铸模具的热处理工艺是指在模具制造过程中，通过热处理工艺改变模具材料的组织结构和性能，以提高模具的使用寿命和性能。
压铸模具的热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等几种方法。
（1）退火：压铸模具在加工过程中会产生应力和组织缺陷，通过退火可以消除这些缺陷，提高模具的韧性和塑性。
退火温度一般在600℃左右，保温时间根据模具的大小和材料的不同而有所不同。
（2）正火：正火可以提高模具的硬度和强度，使其更加耐磨和耐腐蚀。
正火温度一般在800℃左右，保温时间根据模具的大小和材料的不同而有所不同。
（3）淬火：淬火可以使模具的组织发生相变，从而提高模具的硬度和强度。
淬火温度一般在800℃左右，淬火介质可以选择水、油或空气等。
（4）回火：回火可以消除淬火时产生的应力和脆性，提高模具的韧性和塑性。
回火温度一般在500℃左右，保温时间根据模具的大小和材料的不同而有所不同。
模具材料三大热处理表面淬火、退火工艺、正火工艺区别
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表面淬火? 钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表பைடு நூலகம்层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。? 感应加热表面淬火感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高2.工件因不是整体加热，变形小3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好6.便于机械化和自动化7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。? 感应加热的基本原理将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。? 感应表面淬火后的性能1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 个单位（HRC）。2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。
第5章 模具钢料的热处理-模具表面处理技术
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。
模具加工方法与热处理
1.模具加工方法：平面加工：龙门刨床刨刀牛头刨床刨刀对模具坯料进行六面加工龙门铣床断面铣刀车削加工：车床车刀数控车床车刀各种模具零件的回转面和平面立式车床车刀钻孔加工：钻床钻头、铰刀横臂钻床钻头、铰刀铣床: 钻头、铰刀数控铣床钻头、铰刀加工模具的各种孔加工中心钻头、铰刀深孔钻：深孔钻头镗孔加工：加工中心镗刀卧室镗床镗刀镗削模具中的各种孔铣床镗刀坐标镗床镗刀铣削加工：铣床立铣刀、断面铣刀数控铣床立铣刀、球头铣刀铣削各种模具平面和曲面加工中心立铣刀、球头铣刀仿形加工球头铣刀雕刻机小直径立铣刀磨削加工：平面磨床砂轮成型磨床砂轮数控磨床砂轮磨削模具精密孔光学曲线磨床砂轮坐标磨床砂轮内外圆磨床砂轮万能磨床砂轮电加工：型腔电加工电极电蚀切削难以加工的线切割加工线电极部位精密轮廓加工电解加工电极型腔和平面加工切削加工：抛光加工抛光机砂轮、锉刀、砂纸、油石和抛光剂。
去除铣削痕迹，对模具零件进行抛光非切削加工：挤压加工压力机挤压凸模难以切削加工的型腔铸造加工铍铜压力铸造精密铸造铸造设备、石膏模型铸造设备铸造注塑模型腔电铸加工电铸设备电铸母型精密注塑模型腔表面装饰纹加工蚀刻装置蚀刻纹样板在注塑模型腔表面2模具零件的热处理工序1退火：将钢件加热到临界温度以上‘保温一定时间后随炉温或在土灰、石英砂中缓慢冷却的操作过程。
目的：消除模具的铸、锻件或冷压件的内应力，改善组织，降低硬度，提高塑性，以利于切削加工。
分类：扩散退火、完全退火、球化退火等。
扩散退火目的：适用于合金钢锭，消除合金钢锭中的成分不均匀性，故又称为均匀化退火。
完全退火目的：主要用于含碳量在0.77%以下的亚共析钢，降低硬度，细化晶粒，消除冷热加工应力。
球化退火目的：主要用于含碳量≥0.77%的钢，使碳化铁成球状，降低硬度，改善切削性能，为淬火做准备。
不完全退火目的：主要用于含碳量高于0.77%的高碳钢，降低硬度，消除内应力。
等温退火目的：改善金相组织，降低硬度，改善切削加工性能。
模具热处理工艺流程【详情】
模具热处理工艺流程模具热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。
模具热处理工艺技术对于模具制造来说，最大的用处是进一步提高模具的精度，比如防止加热氧化和不脱碳、真空脱气或除气,消除氢脆,从而提高材料(零件)的塑性、韧性和疲劳强度;真空加热缓慢、零件内外温差较小等因素，决定了真空热处理工艺造成的零件变形小等。
模具热处理工艺的方式有：(1)软化退火:其目的主要在于分解碳化物,将其硬度降低,而提高加工性能,对于球状石磨铸铁而言,其目的在于获得具有甚高的肥力铁组织。
(2)正常化处理:主要用于改进或是使完全是波来铁组织的铸品而获得均匀分布的机械性质。
(3)淬火:主要为了获得更高的硬度或磨耗强度,同时的到甚高的表面耐磨特性。
(4)表面硬化处理:主要为获得表面硬化层,同时得到甚高的表面耐磨特性。
(5)析出硬化处理:主要是为获得高强度而伸长率并不因而发生激烈的改变。
模具材料及热处理硬度：⑴拉延模：板料厚度t≤1.2mm，凸、凹模及压边圈采用Mo-Cr合金铸铁(GM246或GM241)，表面火焰处理，其硬度不低于HRC50。
板料厚度1.2mm<t≤1.5mm，凸、凹模及压边圈采用H235表面火焰处理，其硬度不低于HRC55。
板料厚度1.5mm<t≤2.3mm，压边圈与凹模镶Cr12MoV，镶块整体热处理硬度为HRC58-62，凸模采用H235表面火焰处理硬度不低于HRC55。
板料厚度t>2.3mm，凸、凹模及压边圈镶Cr12MoV，镶块整体热处理硬度为HRC58-62。
切边模：板料厚度t≤1.2mm，切边刀块刃口采用铸造或锻造的空冷钢7CrSiMnMoV(ICD5)，刃口火焰处理硬度为HRC50-55；板料厚度1.2mm<t≤1.4mm，切边刀块刃口采用锻造空冷钢7CrSiMnMoV(ICD5)，刃口火焰处理硬度为HRC55；板料厚度t>1.4mm，切边刃口采用Cr12MoV，整体热处理，其硬度不低于HRC58。
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2020/6/11
三、 钢在冷却时的组织转变
1、珠光体组织形态及性能 2、马氏体组织形态和性能 3、贝氏体组织形态和性能
2020/6/11
1、珠光体组织形态及性能 （1）珠光体组织形态
☆过冷奥氏体在A1 ~ 550℃温度范围内 将转变成珠光体类型组织。该组织均为
过共析钢——理论
上应加热到Accm
以上，但实际上低
于Accm。因为加
热到Accm以上，
渗碳体会全部溶解，
奥氏体晶粒也会迅
速长大，组织粗化，
脆性增加。
加热和冷却时相图上临界点位置
2020/6/11
三、 钢在冷却时的组织转变
过冷奥氏体——在共析温度（A1）以下存 在的不稳定状态的奥氏体，以符号A冷表 示。
σδ MN/m2 %
≈550 ≈5 ≈870 ≈15 ≈1100 ≈10
HB
≈180 ≈220 ≈270
从表中可以看出，索氏体组织比珠光体细， 所以前者比后者的强度、硬度大，屈氏体组织 更细，因此其强度、硬度就更大(HB300-450)。
2020/6/11
2、马氏体组织形态和性能
当奥氏体以极大的冷却速度过冷 至Ms点以下，(对于共析钢为230℃以 下)时，将转变成马氏体类型组织。 获得马氏体是钢件强化的重要基础。
冷却（过冷度） Ar1、Ar3、Arcm
加热和冷却时相图上临界点位置
2020/6/11
二、钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成
奥氏体化——若加工温度高于相变温度的 钢，在加热和保温阶段，将发生室温下的 组织向A的转变，称为奥氏体化。
2020/6/11
二、钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成
共析钢的奥氏体形成过程示意图
2020/6/11
2、马氏体的组织形态和性能
（2）马氏体的组织形态
（2）马氏体的组织形态
钢中马氏体组织形态主要有两种类型:
①板条状马氏体，也称位错马氏体； （Wc<0.2%——板条状马氏体） ②针片状马氏体，也称孪晶马氏体。 （Wc>1%——针片状马氏体
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2、马氏体的组织形态和性能
珠光体转变过程示意图
典晶格重构。
1、珠光体组织形态及性能
（3）珠光体的性能
共析钢在不同冷却速度下所得层片间距、组织形态与性能关系
冷却速度 ℃/min
≈1 ≈60 ≈600
层片间距 μm
≈0.6-0.7 ≈0.35-0.5 ≈0.25-0.3
组织形态
粗珠光体 珠光体 索氏体
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3、贝氏体组织形态和性能
◆过冷奥氏体在550℃~Ms点温度范围内将转变成
贝氏体类型组织。贝氏体用符号字母B表示。根
据贝氏体的组织形态可分为上贝氏体（B上）和 下贝氏体（B下）。
产物名称 转变温度
组织形态
上贝氏体B上 550~350℃
☆共析钢加热到Ac1点相变温度 P（F+Fe3C） A ☆奥氏体形成的四个步骤： 1）奥氏体晶核的形成； A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相 界处产生；2）奥氏体晶核长大；3）残余渗碳体的溶解； 4）奥氏体的均匀化
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二、钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成
亚共析钢——加热
到Ac3以上；
钢的热处理工艺图
2020/6/11
一、概述
2、钢的热处理分类
根据工艺方法来分： 1）普通热处理 （退火、正火、淬火、回火） 2）表面热处理 （火焰加热表面淬火、感应加热表面淬
火、激光加热表面淬火等） 3）化学热处理 （渗碳、渗氮、渗其它元素等）
2020/6/11
一、概述
2、钢的热处理分类
（2）马氏体的组织形态
2020/6/11
板条马氏体组织
2、马氏体的组织形态和性能
（2）马氏体的组织形态
2020/6/11
针状马氏体组织
2、马氏体的组织形态和性能
（3）马氏体的性能 主要特点：高硬度高强度——马氏体强化 的主要原因是过饱和碳原子引起的晶格畸 变，即固溶强化。 板条状马氏体塑性韧性较好；高碳片状马 氏体的塑性韧性都较差。 在保证足够的强度和硬度的情况下，尽可 能获得较多的板条状马氏体。
铁素体与渗碳体层片相间的机械混合物。
这类组织可细分为：
产物名称 转变温度
珠光体P 索氏体S 屈氏体T
A1~600℃ 650℃~600℃ 600℃~550℃
层片间距
＞ 0.4μ m 0.4~0.2 ＜0.2 μ m
硬度（HBS）
~200 ~300 ~400
2020/6/11
1、珠光体组织形态及性能 （1）珠光体组织形态
2020/6/11
珠光体组织形态
光学显微镜下形貌 400×
1、珠光体组织形态及性能 （1）珠光体组织形态
2020/6/11
索氏体组织形态
电子显微镜下形貌 400×
1、珠光体组织形态及性能 （1）珠光体组织形态
2020/6/11
托氏体组织
1、珠光体组织形态及性能
（2）珠光体的转变过程
2020/6/11
第三节 钢的热处理及表面处理
一、 概述 二、 钢在加热时的组织转变 三、 钢在冷却时的组织转变 四、 钢的退火与正火 五、 钢的淬火 六、 钢的淬透性 七、 钢的回火 八、 钢的表面淬火 九、 钢的化学热处理
2020/6/11
一、 概述
1、钢的热处理
钢的热处理是指在 固态下通过对钢进 行不同的加热、保 温、冷却来改变钢 的内部组织，从而 获得所需要性能的 一种工艺。
根据热处理在零件加工中的作用分：
1）预先热处理（退火、正火）：为机械 零件切削加工前的一个中间工序，以改善 切削加工性能及为后续作组织准备。
2）最终热处理（淬火、回火）：获得零 件最终使用性能的热处理 。
2020/6/11
一、 概述
3、过热度和过冷度
平衡态相变线 A1、A3、Acm
加热（过热度） Ac1、Ac3、Accm
2020/6/11
2、马氏体的组织形态和性能
（1）马氏体的晶体结构
马氏体M是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
马氏体转变时，奥氏体中的C全部保留在马氏体 中。
体心正方晶格
（a=b≠c）；
c/a——正方度；
M中碳的质量分数
越高，其正方度越
大，晶格畸变越严
重，M的硬度也就 越高。
马氏体晶格示意图