45钢模具优化处理提升使用寿命

（1）材料的特性

45钢是常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的可加工性，经适当的热处理以后，可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。

正火可改善毛坯（硬度＜160HBW）的可加工性。该钢经调质处理后，其综合力学性能要优于其他中碳结构钢，但淬透性较低，水中临界淬透直径为12～17mm，水淬时有开裂倾向。当直径＞80mm时，经调质或正火后，其力学性能相近，对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性，而大型零件则以正火处理为宜，所以此钢通常在调质或正火状态下使用。

（2）供货状态

未热处理态，硬度≤229HBW；退火态，硬度≤197HBW。

（3）化学成分

根据标准GB/T 699—1999，该钢的化学成分（质量分数）：C0.42%～0.50%、

Si0.17%～0.37%、Mn0.50%～0.80%、P≤0.035%、S≤0.035%、Ni≤0.30%、Cr≤0.15%、Cu≤0.25%。

（4）参考对应牌号

德国DIN标准材料编号1.0503、德国DIN标准牌号C45、法国AFNOR标准牌号

CC45、法国NF标准牌号C45、意大利UNI标准牌号C45、比利时NBN标准牌号C45-1、瑞典SS标准牌号1650、西班牙UNE标准牌号F.114、美国AISI/SAE标准牌号1045、

国际标准化组织（ISO）标准牌号C45E4、日本JIS标准牌号S45C/S48C、英国BS标准

牌号IC45/080A47。

（5）临界点温度（近似值）

Ac₁=724℃、Ac₃=780℃、Ac_cm=770℃、Ar₃=751℃、Ar₁=682℃、Ms=300℃。

（6）正火规范

正火温度850～870℃，正火后硬度170～217HBW。可改善毛坯（＜160HBW）的可加工性。

（7）冷压毛坯软化处理规范

740～760℃×4～6h保温，再以5～10℃/h的冷速降温到≤600℃，出炉空冷。

处理前硬度≤197HBW，处理后硬度≤156HBW。

（8）球化处理规范

1）760℃×0.5h保温，再以20℃/h的冷速冷至700℃，再炉冷，得到完全的球化组织。

2）755℃×0.5h保温，再以20℃/h的冷速冷至680℃，再炉冷，也可得到完全的球化组织。

（9）调质处理规范

1）淬火温度：箱式炉830～850℃，保温1.0～1.2h。

2）淬火温度：盐浴炉820～840℃，保温0.4～0.5h。

盐水或油冷却，回火温度520～540℃，保温1～2h。

（10）双重淬火规范

淬火温度（850±10）℃，保温30min，油冷；二次加热，预热温度650℃，预热

10min，淬火温度（810±10）℃，保温10～15min，水冷至100～160℃；再入炉回火：

（600±10）℃×60～90min，出炉空冷。

（11）亚温淬火

箱式炉770～780℃加热，按1.2min/mm保温，水冷。在盐浴炉中（780±10）℃加

热，按0.2～0.3min/mm保温，在w（NaNO₃）25%+w（NaNO₂）20%+w（KNO₃）20%+w（H₂O）35%的三硝水溶液（密度为1.4～1.45kg/L）中淬火冷至200℃，取出空冷。

（12）喷射淬火规范(https://www.xing528.com)

箱式炉加热，550℃×1h预热，再移入盐浴炉中加热（830±10）℃×2h，淬入w（NaCl）为10%的水溶液中冷却2min，移入（380±10）℃炉中回火4h。

底平面中部硬度30～33HRC，底平面四周硬度45～47HRC。

（13）碳氮共渗淬火规范

800℃碳氮共渗4h+淬火+180℃×2h回火。

渗层深度0.5～0.6mm，硬度≥900HV0.1。

（14）镀镍+渗硼+淬火+回火规范

先进行（92±2）℃×60min镀镍；镀后进行350℃×2h空冷处理；在（820±10）℃盐浴炉中加热热透后空冷；在盐浴炉中加热810℃×4～5min，160～180℃碱浴中淬火，在硝盐炉中进行320℃×2h回火。热水冲洗，渗层厚度100～110μm，硬度1200HV0.1，渗层结构致密。

（15）复合强化处理规范

45钢方头帽冷镦模内孔复合渗强化工艺如图1所示。

图1 45钢方头帽冷镦模内孔复合渗强化工艺

1）锻造和锻热调质处理，铸造比为2～5时，采用“轻-重-轻”锻造法，宜用三镦三拔，最后一火锻打成形后用800～850℃余热淬火，接着高温回火。

2）内孔碳氮共渗，模具清洗干燥后，内孔涂上KCN-1膏体碳氮共渗剂，孔内塞满膏剂，干燥后密封装箱，用旧渗碳剂作填料即可进行810～820℃×2～3h的碳氮共渗，渗层深0.65～0.75mm。

3）内孔渗硼，将经碳氮共渗的45钢冷镦模内孔抛光至R_a0.8μm，清理干净后，涂以膏体渗硼剂，因内孔小（ϕ13mm）将涂料填满，自然干燥后密封装箱，按840℃×3h渗硼，保温后开箱直接对冷镦模内孔喷w（NaCl）10%水溶液冷却。

4）内孔喷水冷却，对内孔进行喷水冷却，淬火冷至200℃后油冷，立即转入240℃硝盐槽内回火2h。

表面渗硼层硬度1600～1900HV，碳氮共渗层硬度62～65HRC。由表向里硬度梯度平缓。

（16）典型应用举例

1）适用于冷冲压模具楔块、螺钉及垫板等。

2）可用于其他各种冷作模具的零件。

3）适用于制作强度要求较高，又要求一定硬度和韧性的各种扳手等工具。

4）用作热锻、压铸、热冲压等热作模具的零件。

5）45钢切边模用于切削Q235钢螺栓六方头，经碳氮共渗和淬、回火后，模具使用寿命达15000次以上。

6）45钢空气锤锤头采用底平面中部喷射淬火，如图2所示，硬度一般可达45～47HRC，使用寿命显著提高。

7）经镀镍+渗硼+淬火+回火后的45钢模具，使用寿命比渗硼模具提高一倍以上。

8）45钢方头帽冷镦模内孔采用复合渗强化处理工艺，经内孔喷水冷却，使方头帽冷镦模内孔硬度均匀，比采用传统工艺的使用寿命提高9倍。

图2 喷射淬火示意图

9）用于产量不大的热塑性塑料注射模具的动、定模座板。

10）上、下模座板，上、下模板，动、定模板，支承板，模套。

11）推杆固定板、推板。

12）45钢用作垫块时不进行热处理或调质至硬度230～270HBW。

13）45钢用作复位杆时，淬火硬度43～48HRC。

14）塑料模具的型芯、凸模、型腔板和镶件等零件。

15）中、小模具精度要求不高，受力不大，生产批量小的模具。