选择合适的热处理方法，优化塑料模具加工流程

1）塑料模具成型零件的热处理基本要求

（1）合适的工作硬度和足够的韧性

根据塑料模具的工作条件，模具经过热处理应获得适中的硬度和足够的强韧性。不同种类的塑料模的工作硬度要求见表4-5。

表4-5　不同种类的塑料模的工作硬度要求

（2）保证淬火微小变形

为使塑料模具达到精度要求，要确保热处理变形极小。淬火时，首先要考虑防止模具型腔发生翘曲变形，为此对变形量作了一定限制，有关数据见表4-6。

表4-6　部分钢材塑料模允许淬火变形量

（3）表面无缺陷易于抛光

塑料模型腔面的表面粗糙度要求较高，在热处理过程中，应特别注意保护型腔表面，严格防止表面产生各种缺陷（如加热淬火留下的氧化皮的痕迹，表面受到侵蚀、脱碳和增碳、残余奥氏体量过多等），否则将给下一步抛光工序造成困难，甚至无法抛光。

（4）确保强度要求

尤其是热固性塑料模，受载较重，并且长时间受热，周期性受压。因此，要求模具在热处理后，保证有足够高的抗压塌和抗起皱纹的能力，即要保证强度要求。

2）常用塑料模具钢热处理特点(www.xing528.com)

（1）渗碳钢塑料模的热处理

渗碳钢的最终热处理为淬火和低温回火，渗碳工艺方法以采用分级渗碳工艺为宜，即在温度为900～920℃，保温1～1.5 h进行高温快速渗碳，而在温度为中温820～840℃，保温23 h渗碳以增加渗碳层厚度。对于碳素渗碳钢模具，分级渗碳后，需重新加热淬火；对于优质渗碳钢模具，分级渗碳后可直接空冷淬火，但应注意此工艺会使型腔表面氧化，应在通入压缩氨气的“冷井”中空冷，以保护表面防止氧化；对于用低碳钢和工业纯铁冷挤压成型的小型精密模具，单用渗碳淬火处理硬度和耐磨性往往不够，但用中温碳、氮共渗后直接淬入温度为100～120℃的热油中冷却，则硬度提高，变形减小。

（2）淬硬钢塑料模的热处理

淬硬钢塑料模热处理时需要注意两个方面：①形状比较复杂的模具，在粗加工后进行热处理时，必须保证热处理变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%；②注意保护型腔面的光洁程度，力求通过热处理使金属内部组织达到均匀。

为达到以上要求，在热处理时应采取适当的工艺措施：①淬火加热应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热。考虑模具多是单件生产，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔上面涂保护剂。②在淬火加热时，为了减小热应力，要控制加热速度。特别对于合金元素含量多、传热速度较慢的高合金钢和形状复杂、断面厚度变化比较大的模具零件，一般要经过2级、3级的预热。③在淬火冷却时，为减小冷却变形，在淬硬的前提下应尽量缓冷，如对合金工具钢多采用热浴等温淬火，或者预冷淬火等。④淬火后应及时回火，回火温度一定要高于模具的工作温度，而且要避开可能出现回火脆性的温度区间；回火时间应足够长，以免因回火不充分使模具出现堆塌变形，回火时间长短视模具的材料和断面尺寸而定，至少要在40～60 min以上。常用淬硬钢塑料模的推荐淬火加热温度和塑料模淬火介质的选择见表4-7和表4-8。

表4-7　塑料模常用淬硬钢的淬火加热温度

表4-8　塑料模淬火加热冷却介质

（3）预硬钢塑料模的热处理

预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理直接加工使用，但有时需对供材进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模具的切削加工性能和冷挤压成型性能。预硬钢的预硬处理工艺简单，多采用调质处理，由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。为满足模具的各种工作硬度要求，高温回火的温度范围很宽。调质后获得回火索氏体组织，硬度均匀。

（4）时效硬化钢塑料模的热处理

时效硬化钢的热处理工艺分两步工序：第一步进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体化后淬火获得马氏体组织；第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。固溶处理一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热系数分别可取1 min／mm，2～5 min／mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内需要保护气或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱条件下进行时效，装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。