1）CrWMn钢制光栏片上冲模的热处理
光栏片是光学仪器中大量使用的零件，用0.06～0.08 mm的低合金冷轧钢带冲制而成。要求严格控制尺寸精度和α夹角的公差，端面的表面粗糙度要低于Ra0.8μm，因此，对光栏片冲模有较高的技术要求。光栏片的上冲模如图5-40所示，模具硬度要求为61～64 HRC。两个冲针孔之间的夹角α为125°10′±8′。为满足上冲模的技术要求，必须选用合适的钢材和热处理工艺。
光栏片冲模如用碳素工具钢制造，淬火时易产生变形超差。若选用Cr12型钢，则由于加工困难，不便于制造。考虑到CrWMn钢具有良好的耐磨性和淬透性，且淬火变形小，故选用CrWMn钢较为合适。
图5-40 光栏片上冲模简图
该模具的制造工艺路线为：
毛坯→球化退火→粗加工→调质→半精加工→去应力退火→精加工→淬火→精磨。其热处理工艺如下：
①球化退火：800℃×（3～4）h，炉冷至720℃，720℃×（2～3）h，炉冷至500℃以下出炉空冷。
②调质：830℃×15 min，油淬，700～720℃×（1～2）h回火，硬度为22～26 HRC。
③去应力退火：640℃×4 h，炉冷至低于300℃出炉。
④淬火回火：为模具的最终热处理，其工艺如图5-41所示。淬火后硬度为61～64 HRC，α角变形2′～6′，可达到设计要求。
图5-41 CrWMn钢光栏片上冲模淬、回火工艺
模具粗加工后的调质处理可细化组织，改善碳化物的弥散度和分布状态，提高淬火硬度和耐磨性。按上述工艺处理的冲模，使用寿命一次可连续冲制1.2万件以上，且冲制的光栏片端面的表面粗糙度低，同时可增加模具的修复次数。
2）T10钢冲裁凹模的热处理
该模具是组合凹模，其中15 mm处为配合尺寸，要求变形小。因孔型多，尺寸较大，采用T10钢淬火变形开裂可能性较大，要保证T10钢淬火变形小，常采用碱浴分级淬火。而该模具厚度为32 mm，超过了T10钢碱淬的临界尺寸，不能淬透；若采用水淬油冷，销钉孔处又易开裂。现采用预冷后三液淬火，其工艺曲线如图5-42所示。采取的热处理工艺措施如下：
图5-42 T10钢组合凹模的淬火工艺曲线
①延迟淬火。T10钢模具淬火过程中，热应力起主要作用。延迟淬火是减少热应力的措施之一，其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到740℃左右然后进行淬火。740℃左右时，模具呈樱红色，表面挂白盐。
②由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非工作部位硬度要求不太高，因此，可采用仅使刃口局部淬硬的方法，以减少模具淬火后的比容变化，有利于防止淬火变形。操作时淬火水冷时间按0.16～0.12 s／mm计算，比正常水冷时间短1／3～1／2。
③由于模具直角处有ϕ6 mm销钉孔，此处壁薄，淬火时易淬透开裂。一般来说，销钉孔并不要求太硬，淬硬了易产生缩孔，使配合的销钉孔装配时发生困难，采用在两个直角处包扎铁皮，可以减缓包扎处的冷却速度。
3）65Nb十字槽头冲模的热处理
高速钢、高碳高铬钢制的十字槽光冲模（见图5-43）寿命低，其失效形式大部分是冲芯折断。用60SiMn钢制的光冲模使用寿命可达2万件（产品材料硬度80 HRB），但仍为断尖失效。生产实践表明，十字槽头对强韧性有极高的要求。
采用65Nb制造的GB818M6光冲模，经低温淬火，高温两次回火（工艺见图5-44）后，硬度为59～60 HRC，有很高的强韧性。在A121机床上生产M6螺钉时，平均使用寿命可达8.4万件，最高可达11.4万件，比常规处理的光冲模寿命提高5～6倍。冲芯的失效形式为疲劳锻裂，最后锻裂区为韧窝断口。(www.xing528.com)
图5-43 GB818M6十字槽螺钉光冲模
图5-44 65Nb钢十字槽光冲模热处理工艺
4）W6Mo5Cr4V2钢制冷挤压凹模的热处理
冷挤压凹模的尺寸和形状如图5-45所示，硬度要求为62～64 HRC。
该模具是采用成形淬火工艺。淬火前型腔表面粗糙度为Ra0.1μm。由于冷挤压模表面粗糙度对模具寿命有较大影响，它不仅影响金属的流动速度，又影响脱模，淬火时必须注意表面粗糙度的保护。为此，在制订工艺时，根据冷挤压模的工作特点不采用过高的淬火温度，以保证表面粗糙度不受破坏，而采用1 180℃淬火。如图5-46所示为该模具的最终热处理工艺曲线。若是采用同类钢制作的冷挤压凸模，应采用1 230℃淬火。因为1 180℃淬火会引起强度的不足，并有镦粗现象，而且钢的耐磨性也显得偏低。
图5-45 冷挤压凹模简图
图5-46 W6MoCr4V2钢制冷挤压凹模淬、回火工艺
经验表明，制订冷挤压模热处理工艺时应该合理解决模具的耐磨性、强度和韧性之间的关系。对于以折断、开裂为主要失效形式的模具，应设法采用提高韧性而宁可牺牲耐磨性的工艺；反之，要提高耐磨性则需提高淬火温度，但此时要注意表面粗糙度的保护。
5）大型拉深凹模的热处理
该模具的外形尺寸如图5-47所示，装在200 t摩擦压力机上，将3 mm厚平钢板一次拉深成内径ϕ314 mm、内高283 mm的球面罐。模具的主要失效形式是凹模模面及R处的磨损。因此，要求模具有较高的强度和良好的耐磨性。
图5-47 QT500-7制拉深凹模的热处理工艺
该模具曾采用Cr12刚制作，热处理后硬度为60HRC，但在拉深时发现有黏料现象，后改用牌号为QT500-7的铸态高强度球墨铸铁制作，经双介质淬火和马氏体分级等温处理（工艺见图5-47）后，硬度达到54～58 HRC，其使用寿命可达10万～16万件，比Cr12钢制作的模具高10倍以上。这是因为经上述工艺处理后，模具具有高的强度和较高的韧性。同时，铸态的球墨铸铁中存在有均匀密布的球状游离态的石墨，可提高润滑性能和耐磨性，从而使模具寿命达到很高的水平。
6）综合实例
表5-36给出了冷作模具选材、强韧化处理与使用寿命关系的实例，以供参考。
表5-36 冷作模具选材、热处理与使用寿命
续表
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