冷作模具的热处理技巧

冷作模具主要用于金属或非金属材料的冷态成形，包括冲裁模、弯曲模、拉深模、挤压模和镦锻模等。冷作模具工作时主要承受着拉压、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等多种机械力的作用，因此其主要失效形式有过载失效、磨损失效、咬合失效和疲劳失效四种形式。冷作模具应具备高的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、不咬合等能力。

1.冷作模具用钢及技术要求

冷作模具通常多选用高碳钢或高碳合金钢，表18-221和表18-222列出了常用冷冲模具和冷锻模具用钢和硬度要求。

2.冷作模具热处理工艺

表18-221 常用冷冲模具材料选用表

表18-222 常用冷锻模具材料选用表

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注：可以选用性能相近的其他材料；可以采用适当的表面改性处理技术。

（1）正火 正火的目的是消除碳素工具钢、合金工具钢的残留碳化物网，细化不均匀的片状珠光体。几种常用冷作模具钢的正火规范见表18-223所示。

表18-223 几种常用冷作模具钢的正火规范

（2）球化退火 球化退火的目的是获得满意的可加工性，为淬火作好组织准备。球化退火组织对最终热处理后强韧性、畸变、开裂倾向、耐磨性、断裂韧度有显著影响。

常用冷作模具钢毛坯成批球化退火工艺规范如表18-224所示。

（3）去应力退火 去应力退火的目的是消除模具淬火或精加工前的残留应力，或避免高速钢返修时出现的萘状断口。碳素工具钢和合金工具钢的去应力退火工艺规范为：630～650℃保温1～2h，高合金工具钢为680～700℃保温1～3h。

（4）淬火 由于冷作模具钢含合金元素量多且品种多，合金化较复杂，钢的导热性差。为了减小模具畸变，提高强韧性，淬火时应采用少无氧化加热（如可控气氛、真空），避免表面氧化和脱碳。加热过程宜缓慢，多采用预热或阶梯式升温；冷却时在达到淬火目的的前提下，应采用缓慢的冷却方式，等温淬火、分级淬火、高压气淬、空冷淬火等是优先选用的方法。

表18-224 常用冷作模具钢毛坯成批等温球化退火规范

冷作模具常用的淬火工艺见表18-225，常规的加热系数、预热温度、冷却时间分别见表18-226和表18-227。对要求耐磨或需随后进行电加工的模具，应采用上限的加热温度和保温时间系数；对要求强韧性的模具，可采用下限的加热温度和保温时间系数。

（5）回火 冷作模具淬火后应立即回火。回火温度根据钢种和对模具的硬度要求选定，表18-228可供参考。选择回火温度时要注意避开表18-229所示的回火脆性温度范围。回火时间根据钢种和模具的尺寸大小而定，一般碳素工具钢与低合金工具钢为90～180min，高合金模具钢为120～180min。

表18-225 冷作模具常用的淬火工艺规范(www.xing528.com)

①w（NaCl）20%+w[CaCl₂（KCl）]30%+w（BaCl₂）50%。

表18-226 冷作模具的常用加热系数

表18-227 模具在各种冷却介质中的冷却时间

表18-228 常用冷作模具钢的回火温度与硬度

表18-229 冷作模具钢的回火脆性温度范围

碳素工具钢一般采用一次回火，合金工具钢则应采用两次或多次回火。

对高精度、高合金钢制模具，为提高硬度、稳定尺寸，减少磨裂倾向和提高模具寿命，淬火后可采用-40～-80℃的冷处理，冷处理时间为30～120min。冷处理后应立即进行回火处理。

3.冷作模具热处理工艺举例

冷作模具的热处理示例列于表18-230。

表18-230 冷作模具热处理工艺示例

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