热作模具的最终热处理优化方案

1.锤锻模的淬火和回火

（1）淬火 作为最终热处理的锤锻模淬火，应在其表面无任何损伤和无氧化脱碳的条件下进行加热，如在可控制气氛炉、真空炉、装箱保护或涂料保护加热等。常用锤锻模钢的淬火工艺如表3-58所示。

表3-58 常用锤锻模钢的淬火工艺

锤锻模淬火加热时，应根据模块大小在盐浴炉中进行一次或两次预热，也可在箱式炉中分级缓慢升温。在淬火温度下的保温时间，箱式炉加热按时间系数2～3min/mm计算，在盐浴炉中加热按时间系数1min/mm计算。预热时间为加热时间的2倍。淬火加热出炉后，一般在空气中进行预冷到780～800℃，其具体预冷时间，小模块为3～5min，大模块为5～8min。然后再于油中冷却，当冷却到150～200℃时，应立即取出及时装炉回火。

（2）回火 锤锻模回火温度，应参照表3-47～表3-49来确定，并应符合模具图样规定的技术要求。其燕尾要求有较高的韧性，一般要求硬度为286～321HBW。锤锻模钢回火温度与硬度的关系如表3-59所示。

锤锻模回火过程应确保时间充分，以使模具内、外温度一致。同时，回火后的冷却应防止产生第二类回火脆性。回火后油冷时，应补充一次回火（温度可较前次低10℃），时间也可缩短20%～25%。

表3-59 锤锻模钢回火温度与硬度的关系

锤锻模燕尾的回火，可在专用的燕尾回火炉中进行，也可采用降低燕尾冷却速度或燕尾预冷淬火，或者采用燕尾淬火后自回火法等。

2.金属压铸模具的淬火和回火

压铸金属的模具，由于所压铸的材料不同，所使用的模具材料及其热处理工艺亦不同。

（1）压铸锌合金的模具 由于工作温度一般不超过400℃，虽然可以用一些合金结构钢制作，但寿命较短。因此，通常使用模具钢，如CrWMn、5CrMnMo、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V钢等制作。

（2）压铸铝合金的模具 该模具工作温度可达600℃左右，所以要求热硬性好。其工艺路线为：锻造→球化退火→粗加工→去应力退火→精加工→最终热处理→钳修→抛光→渗氮（或氮碳共渗）→装配。常用的材料和淬火工艺如表3-60所示。热处理后硬度一般不超过48HRC，硬度过高易产生热疲劳裂纹。图3-62所示为3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V和3Cr3Mo3VNb三种钢的热处理工艺。

表3-60 常用铝压铸模用钢及其淬火回火工艺

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图3-62 几种压铸模用钢的热处理工艺曲线

a）3Cr2W8V b）3Cr3Mo3W2V c）3Cr3Mo3VNb

（3）压铸铜合金的模具 该模具工作温度可达750℃以上，所以要求热硬性好。常用的模具材料和淬火工艺，如表3-61所示。不同材料的使用寿命，如表3-62所示。

表3-61 常用压铸模用钢及其淬火回火工艺

表3-62 压铸铜合金时，不同材料的使用寿命

（4）压铸黑色金属模具 例如，压铸铸铁时，型腔温度可达1000℃以上。这类模具一般要进行表面强化，如渗铝、多元共渗等。

压铸黑色金属用模具材料及其热处理方法，如表3-63所示。其中，固体渗铝和铬铝硅三元共渗配方详见第1章化学热处理中的固体渗铝和铬铝硅三元共渗相关内容。将模具装箱并埋在渗剂中，在炉内1050～1080℃加热10h后，渗层可达0.08～0.20mm，渗层硬度为500～690HV。铬铝硅三元共渗后再进行淬火、回火处理的工艺曲线，如图3-63所示。

表3-63 压铸黑色金属用模具材料及其热处理方法

图3-63 经铬、铝、硅固体三元共渗后的3Cr2W8V钢制模具热处理工艺

注：压铸叶片模具尺寸为300mm×129mm×60mm。