浅谈常用模具材料及其热处理工艺

陈志

【摘要】随着经济的发展、社会的进步，在现代工业中装备制造业的作用越来越重要，作为装备制造业的基础，模具制造业对我国装备制造业的发展水平具有很大的影响。装备制造业具有其独特性，因此其更加注重依靠于高精度技术。目前，热处理工艺和模具材料等在技术上支持模具制造业。本文围绕着常用模具材料及其热处理工艺这一主题展开了讨论。

【关键词】模具材料 热处理 合理选择

目前的社会中工业得到了极大的发展，在工业生产的发展过程中，模具开始出现。在工业中广泛应用模具，能够促进产量进行大幅度的提高，使人们的需求能够得到更好地满足。随着经济的发展、社会的进步，在人们的生活中模具越来越受到人们的关注，其应用范围也越来越广泛，模具也因此得到了发展，进一步促进经济发展。在模具制造中模具材料是其进行的基础，模具包括塑料模具钢、热作模具钢和冷作模具钢三类[1]。

一、常用的模具材料

（一）高速钢

由于具有较高的韧性和热塑性，钼系高速钢能够应用的更加广泛，对于精度以及大批量生产冷作模具来说非常重要。

（二）碳素工具钢

在我国已经大量使用、生产碳素工具钢，碳素工具钢具有价格便宜、切削加工性好，退火易软化、锻造性好的优点，其缺点在于需要用水作冷却介质，具有较低的淬透性，因此碳素工具钢容易断裂或变形。结合碳素工具钢的优点和缺点，也以得出其不适合当大型模具的结论，在进行模具制作时，可以将其做为变形要求不高、形状简单、受力小、制作尺寸小的模具，从而促进资源利用率的提升。

（三）超硬高速钢

为了对难切削材料的需要相适应，超硬高速钢逐渐发展了起来，其目的在于使热硬度和硬度得到进一步的提高。在其发展过程中，逐渐出现了一些难题，超硬高速钢具有较差的抗弯曲能力和韧性，难以进行加工。超硬高速钢高含量的碳使其具有较大的硬度，但是其高含量的碳，也使其容易出现韧性差的特点，出现过烧现象。

（四）高碳高铬模具钢

高碳高铬模具钢的优点在于其耐磨性、淬硬性和淬透性良好，不容易变形，属于微变形高耐磨模具钢，与高速钢相比较承载能力较差。其缺点在于其严重的碳化物偏析，因此需要不断进行改锻、镦拔，对其不均匀性进行改变，使其使用性能得到提高[2]。

（五）基体钢

基体钢就是在在高速钢的基本成分上进行少量其他成分的添加，对含碳量进行适当增减，对钢的性能进行改善，这种钢就是基体钢。基体钢是冷作模具钢，具有较强的韧性，具有上述钢的全部优点。除此之外与高速钢相比，基体钢的生产成本较低，具有很高的应用价值。

（六）钢结硬度合金和硬质合金

与其他模具钢相比，硬质合金具有较高的耐磨性和硬度，因此其具有较差的韧性和抗弯强度。钢结硬质合金是将碳化钨或碳化钛为硬质相，少量合金元素粉末加入铁粉中去作为粘合剂，按照冶金方法烧结粉末而出。钢是钢结硬质合金的基体，可以对其进行热处理、锻造、焊接和切削。

二、热处理工艺

（一）生冷处理

在深冷处理模具钢后，可以使其力学性能得到提高，从而促进其使用寿命的提高。可以在回火和淬火工序间对模具钢进深冷处理，深冷处理可以促进钢的抗回火稳定性和耐磨性的提高。深冷处理不仅能使得模具冷却，还能在硬质合金和热作模具中进行使用[3]。

（二）模具的降温淬火和高温淬火

热作模具钢中部分使用了温度高于常规淬火的温度进行淬火加热，从而对钢中碳化物的形态进行改善，使其数量减少，在进行淬火之后，能够使其使用寿命延长。

（三）真空热处理

在真空热处理后，模具钢变形小，具有较好的表面状态。其原因在于真空加热时，模具钢表面会出现活性状态，不会产生氧化膜阻止其冷却，也不会脱碳。在进行真空加热后，脱气效果会出现在钢的表面，因此其力学性能较高，具有较高的抗弯强度和炉内真空度。在进行真空淬火后，会在一定程度上提高钢的断裂韧性，与常规工艺相比，模具寿命会有40%以上的提高，在实际生产中，已经广泛的应用了冷却模具真空淬火技术。

（四）渗金属和渗硼

在渗硼中固体渗硼的应用最为广泛，在固体渗硼后，其表层会具有较大的抗氧化性、耐腐蚀性、硬度和耐磨性。冷作模具是渗硼工艺最常用的对象，能够提高其耐磨性，从而促进模具寿命的提高。对此，可以不再使用高合金钢制作模具，而选择应用中碳钢渗硼。热挤压模等热作模具也可以使用渗硼来进行处理。

（五）高能束热处理

电子束、激光是高能束热处理的热源[4]。可控性能好、处理环境清洁、不需要冷却介质、工件变形小、可以根据需要选择加热面积、加热速度快就是其共同特点，自动化处理能够更加容易实现，从而使得模具寿命提高，促进其应用更加广泛。

（六）化学热处理

化学惹出灵促进模具表面抗氧化性、耐蚀性和耐磨性进行提升。在化学热处理中大多数所采用的都是工艺都是在模具钢的表面进行处理。使用高温回火的合金钢模具，可以在回火的时候对其表面进行氮碳或液氮的共渗。在液氮工艺中，目前使用最多的就是高频渗氮和离子渗氮等工艺。离子液氮能够促使液氮时间缩短，获取高质量渗层。离子液氮还能使抗热疲劳性、耐磨性、抗蚀性进行提高。热挤压模、压铸模在氧碳共渗后能够促进其抗疲劳性能的提高。对于冷冲模、冷挤压模、冷镦模来说，氧碳共渗的应用效果较好。

结语：

本文就常用模具材料及其热处理工艺进行了探讨，首先介绍了常用的模具材料，随后介绍了热处理工艺。我国在研究开发模具热处理的过程中，在不同程度上推广应用了新的模具热处理技术。在科学技术进步的过程中，我国模具热处理具有越来越精湛的工艺，这促进了我国的工业发展越来越好[5]。

【参考文献】

[1]吴晓春，左鹏鹏.国内外热作模具钢发展现状与趋势[J].模具工业，2013，10：1-9.

[2]李保健，钟利萍.国内模具材料发展及其应用[J].新技术新工艺，2012，04：67-70.

[3]方军华，周小振，周云.铝质易开盖刻线刀模材料的研究与应用[J].机械工程师，2015，01：270-273.

[4]苗高蕾.浅谈常用模具材料及其热处理工艺[J].现代经济信息，2015，21：356.

[5]贾庆雪.常用铸造齿轮材料及其热处理工艺方法[J].金属加工（热加工），2014，15：51-55.