淺談常用模具材料及其熱處理工藝

陳志

【摘要】隨著經濟的發展、社會的進步，在現代工業中裝備制造業的作用越來越重要，作為裝備制造業的基礎，模具制造業對我國裝備制造業的發展水平具有很大的影響。裝備制造業具有其獨特性，因此其更加注重依靠于高精度技術。目前，熱處理工藝和模具材料等在技術上支持模具制造業。本文圍繞著常用模具材料及其熱處理工藝這一主題展開了討論。

【關鍵詞】模具材料 熱處理 合理選擇

目前的社會中工業得到了極大的發展，在工業生產的發展過程中，模具開始出現。在工業中廣泛應用模具，能夠促進產量進行大幅度的提高，使人們的需求能夠得到更好地滿足。隨著經濟的發展、社會的進步，在人們的生活中模具越來越受到人們的關注，其應用范圍也越來越廣泛，模具也因此得到了發展，進一步促進經濟發展。在模具制造中模具材料是其進行的基礎，模具包括塑料模具鋼、熱作模具鋼和冷作模具鋼三類[1]。

一、常用的模具材料

（一）高速鋼

由于具有較高的韌性和熱塑性，鉬系高速鋼能夠應用的更加廣泛，對于精度以及大批量生產冷作模具來說非常重要。

（二）碳素工具鋼

在我國已經大量使用、生產碳素工具鋼，碳素工具鋼具有價格便宜、切削加工性好，退火易軟化、鍛造性好的優點，其缺點在于需要用水作冷卻介質，具有較低的淬透性，因此碳素工具鋼容易斷裂或變形。結合碳素工具鋼的優點和缺點，也以得出其不適合當大型模具的結論，在進行模具制作時，可以將其做為變形要求不高、形狀簡單、受力小、制作尺寸小的模具，從而促進資源利用率的提升。

（三）超硬高速鋼

為了對難切削材料的需要相適應，超硬高速鋼逐漸發展了起來，其目的在于使熱硬度和硬度得到進一步的提高。在其發展過程中，逐漸出現了一些難題，超硬高速鋼具有較差的抗彎曲能力和韌性，難以進行加工。超硬高速鋼高含量的碳使其具有較大的硬度，但是其高含量的碳，也使其容易出現韌性差的特點，出現過燒現象。

（四）高碳高鉻模具鋼

高碳高鉻模具鋼的優點在于其耐磨性、淬硬性和淬透性良好，不容易變形，屬于微變形高耐磨模具鋼，與高速鋼相比較承載能力較差。其缺點在于其嚴重的碳化物偏析，因此需要不斷進行改鍛、鐓拔，對其不均勻性進行改變，使其使用性能得到提高[2]。

（五）基體鋼

基體鋼就是在在高速鋼的基本成分上進行少量其他成分的添加，對含碳量進行適當增減，對鋼的性能進行改善，這種鋼就是基體鋼?；w鋼是冷作模具鋼，具有較強的韌性，具有上述鋼的全部優點。除此之外與高速鋼相比，基體鋼的生產成本較低，具有很高的應用價值。

（六）鋼結硬度合金和硬質合金

與其他模具鋼相比，硬質合金具有較高的耐磨性和硬度，因此其具有較差的韌性和抗彎強度。鋼結硬質合金是將碳化鎢或碳化鈦為硬質相，少量合金元素粉末加入鐵粉中去作為粘合劑，按照冶金方法燒結粉末而出。鋼是鋼結硬質合金的基體，可以對其進行熱處理、鍛造、焊接和切削。

二、熱處理工藝

（一）生冷處理

在深冷處理模具鋼后，可以使其力學性能得到提高，從而促進其使用壽命的提高。可以在回火和淬火工序間對模具鋼進深冷處理，深冷處理可以促進鋼的抗回火穩定性和耐磨性的提高。深冷處理不僅能使得模具冷卻，還能在硬質合金和熱作模具中進行使用[3]。

（二）模具的降溫淬火和高溫淬火

熱作模具鋼中部分使用了溫度高于常規淬火的溫度進行淬火加熱，從而對鋼中碳化物的形態進行改善，使其數量減少，在進行淬火之后，能夠使其使用壽命延長。

（三）真空熱處理

在真空熱處理后，模具鋼變形小，具有較好的表面狀態。其原因在于真空加熱時，模具鋼表面會出現活性狀態，不會產生氧化膜阻止其冷卻，也不會脫碳。在進行真空加熱后，脫氣效果會出現在鋼的表面，因此其力學性能較高，具有較高的抗彎強度和爐內真空度。在進行真空淬火后，會在一定程度上提高鋼的斷裂韌性，與常規工藝相比，模具壽命會有40%以上的提高，在實際生產中，已經廣泛的應用了冷卻模具真空淬火技術。

（四）滲金屬和滲硼

在滲硼中固體滲硼的應用最為廣泛，在固體滲硼后，其表層會具有較大的抗氧化性、耐腐蝕性、硬度和耐磨性。冷作模具是滲硼工藝最常用的對象，能夠提高其耐磨性，從而促進模具壽命的提高。對此，可以不再使用高合金鋼制作模具，而選擇應用中碳鋼滲硼。熱擠壓模等熱作模具也可以使用滲硼來進行處理。

（五）高能束熱處理

電子束、激光是高能束熱處理的熱源[4]?？煽匦阅芎?、處理環境清潔、不需要冷卻介質、工件變形小、可以根據需要選擇加熱面積、加熱速度快就是其共同特點，自動化處理能夠更加容易實現，從而使得模具壽命提高，促進其應用更加廣泛。

（六）化學熱處理

化學惹出靈促進模具表面抗氧化性、耐蝕性和耐磨性進行提升。在化學熱處理中大多數所采用的都是工藝都是在模具鋼的表面進行處理。使用高溫回火的合金鋼模具，可以在回火的時候對其表面進行氮碳或液氮的共滲。在液氮工藝中，目前使用最多的就是高頻滲氮和離子滲氮等工藝。離子液氮能夠促使液氮時間縮短，獲取高質量滲層。離子液氮還能使抗熱疲勞性、耐磨性、抗蝕性進行提高。熱擠壓模、壓鑄模在氧碳共滲后能夠促進其抗疲勞性能的提高。對于冷沖模、冷擠壓模、冷鐓模來說，氧碳共滲的應用效果較好。

結語：

本文就常用模具材料及其熱處理工藝進行了探討，首先介紹了常用的模具材料，隨后介紹了熱處理工藝。我國在研究開發模具熱處理的過程中，在不同程度上推廣應用了新的模具熱處理技術。在科學技術進步的過程中，我國模具熱處理具有越來越精湛的工藝，這促進了我國的工業發展越來越好[5]。

【參考文獻】

[1]吳曉春，左鵬鵬.國內外熱作模具鋼發展現狀與趨勢[J].模具工業，2013，10：1-9.

[2]李保健，鐘利萍.國內模具材料發展及其應用[J].新技術新工藝，2012，04：67-70.

[3]方軍華，周小振，周云.鋁質易開蓋刻線刀模材料的研究與應用[J].機械工程師，2015，01：270-273.

[4]苗高蕾.淺談常用模具材料及其熱處理工藝[J].現代經濟信息，2015，21：356.

[5]賈慶雪.常用鑄造齒輪材料及其熱處理工藝方法[J].金屬加工（熱加工），2014，15：51-55.