热处理工艺在模具制造过程中的应用

　　模具制造包含各种复杂多样的机械加工工序和热加工工序。在这个复杂的多要素系统中，涉及了较多的热处理环节和较为复杂的热处理方法，贯穿了系统的全过程 模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。 在模具结构、材料和使用条件不变的情况下，保证热处理质量，采用最佳的热处理工艺是充分发挥模具材料潜力、延长模具使用寿命的关键;不当的热处理则不仅不能改善原有缺陷，反而使其积累放大而急剧恶化，从而使模具制造前功尽弃。因此，热处理工艺在模具制造中占据着突出地位。模具的热处理包含了预备热处理、最终热处理及表面强化处理。预备热处理是为了改善模具钢的加工性能及为最终热处理奠定基础; 最终热处理是指用以使模具获得高强度、高硬度、良好的耐磨性及冲击韧度的淬火回火工艺; 而模具的表面强化处理则是用物理或化学方法对模具零件工作表面进行改性处理，从而使模具零件工作表面进一步得到强化。

　　1 预备热处理在模具制造中的应用

　　模具的预备热处理方法和效果在很大程度上直接影响和制约着模具的最终热处理效果和模具的最终使用性能。因此，预备热处理是模具热处理的重要组成部分，是模具热处理的基础，可以认为：没有良好的预备热处理，就不可能有成功的最终热处理。

　　1.1 球化退火

　　球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢和轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷， 所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对于一些需要改善冷塑性变形(如冲压、冷镦等)的亚共析钢有时也可采用球化退火。球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体及少量过剩碳化物溶解。因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。球化退火是模具制造中最重要的预备热处理方法。郭淑娟等[1]将Cr12 型模具钢锻后球化退火工艺做了改进，采用快速预冷等温球化退火法，通过适当提高加热温度(如从原来的870℃升高至940℃)，适当缩短保温时间，同时进行快速冷却以增加过冷度从而提高球化速度，获得的碳化物颗粒细小、均匀。冷却到400℃之后进行730℃等温退火处理，以<30℃/h的冷却速度冷至200℃出炉，该工艺球化退火后硬度可降到200HB以下，比常规退火后的硬度更低，更有利于切削加工，而且碳化物球化效果更好。