1.冷作模具的预备热处理
为消除锻坯的内应力及为淬火做好组织准备，冷作模具用钢必须进行预备热处理，以使锻坯具有良好的机械加工性能。预备热处理工艺有球化退火和正火工艺，其球化退火工艺见表2-64。当钢在锻后出现晶粒粗大或网状碳化物时，在球化退火之前还应进行一次正火加以消除，其正火工艺可参照表2-65。
表2-64 模具用钢的等温球化退火
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表2-65 中、高碳模具用钢的正火工艺
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含钨模具钢的毛坯及小型模具以旧翻新时的软化处理，以及降低电火花加工层的硬度需要修模时，都可采用高温回火工艺。为防止回火时产生氧化和脱碳，可采用保护气体、木炭屑或铸铁屑保护，其工艺见表2-66。
表2-66 常用模具钢高温回火工艺
2.冷作模具的淬火和回火
淬火是冷作模具钢的最终热处理中最重要的工序之一，它对模具的使用性能影响极大。其主要的工艺问题有以下几个方面：
（1）合理选择淬火加热温度 既要使奥氏体中固溶一定的碳和合金元素，以保证淬透性、淬硬性、强度和热硬性，又要有适当的过剩碳化物，以细化晶粒，提高模具的耐磨性和保证模具具有一定的韧性。
（2）合理选择淬火保温时间 生产中通常采用到温入炉的方式加热，其淬火保温时间是指仪表指示到给定的淬火温度算起，到工件出炉为止所需时间。常用以下经验公式确定：
T=αD
式中 T——淬火加热时间（min或s）；
α——加热系数（min/mm或s/mm），表2-67为常用钢的加热系数；
D——工件有效厚度（mm）。
表2-67 常用钢的加热系数α （单位：min/mm）
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在实际热处理时，必须根据具体情况分析。例如，有些模具零件要快速加热，短时保温；有些需充分加热与保温。特别是复杂模具，更应该综合考虑各种因素，并通过实验来确定其保温时间。
（3）合理选择淬火冷却介质 高合金冷作模具钢因淬透性好，可采用较缓慢的冷却介质淬火，如气冷、油冷、盐浴分级淬火等；碳素工具钢和低合金工具钢制的模具，为了保证有足够的淬硬层深度，同时减少淬火变形和防止开裂，常采用双介质淬火，如水-油淬火、盐水-油淬火、油-空冷淬火、硝盐-空冷淬火等。还可以采用一些新型的淬火介质，如三硝水溶液、氯化锌-碱溶液、氯化钙水溶液等，以简化淬火操作，提高淬火质量。
（4）采用合适的淬火加热保护措施 氧化与脱碳现象会严重地降低模具的使用性能，因此，一般在淬火加热时必须采用保护措施。通常预防氧化、脱碳的方法有：
1）装箱保护法。在不锈钢箱内或沿箱四周填充保护剂，常用的保护剂有木炭、旧的固体渗碳剂、铸铁屑等。
2）涂料保护法。采用刷涂、浸涂和喷涂等方法，把保护涂料涂敷在模具表面，形成致密、均匀、完整的涂层。涂料配比（质量分数）一般为：耐火粘土10%～30%；玻璃粉70%～90%，再在每公斤涂料的混合体中加水50～100g，拌匀后使用。使用时，涂层厚0.1～1mm即可。涂料有商品供应，应用时应注意它们的使用温度和钢种。
3）包装保护法。国内现用两种方法：一是将模具放入厚度约为0.1mm的不锈钢箔内，并加入一小包专门的保护剂，然后将袋口像信封口一样封好即可加热，淬火时将模具零件由袋内取出淬火；另一种是采用防氧化脱碳薄膜，它的成分是硼酸、玻璃料和橡胶粘结剂，可以折叠，使用时只要将像纸一样的薄膜将工件包住，即可加热。这种薄膜在300℃左右就开始熔化变成一层粘稠状的保护膜，淬火时自动脱落，工件淬火后表面呈银亮色，保护效果良好。
4）盐浴加热法。它是模具淬火加热的主要方式之一。具有加热速度快而均匀，不易氧化、脱碳的特点。
5）保护气氛加热法。很多热处理炉所需的保护气氛都使用吸热式或放热式发生器，或两者联合使用。也有使用液氮和甲醇现场储存法，还有一种成本较低的直接注入保护气氛法。
6）真空气氛加热法。具有无污染、处理后的零件光洁如新等特点。整个工艺过程控制由可编程序控制器（PLC）完成，全部动作均采用联锁保护，可选择手动或自动两种工作方式，并配有可靠的报警及保护措施。该设备采用外循环强冷系统，结构紧凑、性能可靠、自动化程度高。
表2-68所示为冷作模具在盐浴炉中的淬火加热及冷却工艺。根据此表，在选择淬火工艺参数时应注意淬火温度：对模具截面大的取上限，截面小的取下限；碳素工具钢淬盐水或合金钢淬油时取下限，淬碱浴或硝盐浴取上限；碱浴、硝盐浴的温度，模具截面大时取下限，截面小时取上限。表2-69所示为淬火介质的种类、成分及使用温度。
表2-68 冷作模具在盐浴中的加热及淬火工艺
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表2-69 淬火介质种类、成分及使用温度
模具在淬火或电火花放电后应及时进行回火处理，回火温度可根据模具的硬度要求进行选择，见表2-70。回火保温时间，当模具厚度≤30mm时，在硝盐槽保温40～80min，在箱式炉保温60～120min。当模具厚度＞30mm时，在硝盐槽保温60～120min，在箱式炉保温80～90min。碳素钢一般采用一次回火，低合金钢、高合金钢采用二次或多次回火。
表2-70 常用模具钢的回火温度
注：高速钢采用550～570℃多次回火，硬度可达63～65HRC。
在回火中，应避开回火脆性温度范围。GCr15的回火脆性温度为200～240℃；9SiCr为200～250℃；CrWMn为250～300℃；Cr12与Cr12MoV为290～330℃；碳素工具钢为200～300℃。
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