1、第四章模具钢的热处理第一节冷作模具钢的热处理第二节热作模具钢的热处理第三节塑料模具钢的热处理第一节冷作模具钢的热处理一、碳素冷作模具钢1.碳素冷作模具钢的热处理碳素冷作模具钢即为碳素工具钢，生产中常用T7A、T8A、T10A、T12A，其中T7A为亚共析钢，T8A为共析钢，T10A、T12A为过共析钢，其化学成分及临界温度见表4-1。表4-1常用碳素冷作模具钢的化学成分及临界温度表4-1常用碳素冷作模具钢的化学成分及临界温度第一节冷作模具钢的热处理wC、wMn、wSi分别表示C、Mn、Si的质量分数。(1)预先热处理1)锻压后退火。2)球化退火获取球化体组织(即呈球状小颗粒的碳化物均匀分布在基
2、体中的组织)。3)高温回火用于消除冷加工变形后的冷作硬化及残余应力。4)正火用于细化过热钢的晶粒和消除网状渗碳体。5)调质处理用于提高切削加工性，改善工件表面粗糙度(T10A、T12A)。第一节冷作模具钢的热处理(2)淬火以获取淬火马氏体，使模具具有高硬度和耐磨性。(3)回火以改善力学性能，消除淬火应力。表4-2常用碳素冷作模具钢等温退火工艺规范表4-2常用碳素冷作模具钢等温退火工艺规范第一节冷作模具钢的热处理表4-3常用碳素冷作模具钢球化退火工艺规范表4-3常用碳素冷作模具钢球化退火工艺规范表4-4常用碳素冷作模具钢高温回火、正火、调质、淬火工艺规范第一节冷作模具钢的热处理表4-4常用碳素冷
3、作模具钢高温回火、正火、调质、淬火工艺规范表4-5常用碳素冷作模具钢回火工艺规范第一节冷作模具钢的热处理表4-5常用碳素冷作模具钢回火工艺规范2.碳素冷作模具钢的应用T7A钢具有较好的韧性和硬度，但切削能力较差，多用于制造同时需要有较大韧性和硬度但对切削能力要求不高的工具、模具，如凿子、冲头、锻模、压模、铆钉冲模等。第一节冷作模具钢的热处理二、高碳低合金冷作模具钢1.高碳低合金冷作模具钢的热处理这一类钢一般含碳的质量分数较高，在碳素工具钢的基础上加入适量的Cr、W、Mn、Si、Mo、V等合金元素，可以降低淬火冷却速度，减少、组织应力和淬火变形及开裂倾向，提高钢的淬透性。表4-6常用高碳低合金冷
4、作模具钢的化学成分及临界温度第一节冷作模具钢的热处理表4-6常用高碳低合金冷作模具钢的化学成分及临界温度分别表示C、Mn、Si、Cr、W、Mo、V的质量分数。(1)预先热处理1)锻压后退火。第一节冷作模具钢的热处理2)高温回火用于消除冷加工变形后的冷作硬化及残余应力。3)正火用于细化过热钢的晶粒和消除网状渗碳体。4)调质处理用于提高切削加工性，改善工件表面粗糙度。(2)淬火以获取淬火马氏体或下贝氏体组织，提高模具硬度和耐磨性。(3)回火以改善力学性能，消除淬火应力。表4-7常用高碳低合金冷作模具钢热处理工艺规范第一节冷作模具钢的热处理表4-7常用高碳低合金冷作模具钢热处理工艺规范第一节冷作模具
5、钢的热处理表4-7常用高碳低合金冷作模具钢热处理工艺规范高碳低合金冷作模具钢中部分钢种仅需退火，淬火和回火热处理。第一节冷作模具钢的热处理2.高碳低合金冷作模具钢的应用这一类钢由于比碳素工具钢具有更高的淬透性、良好的耐磨性，淬火变形较小，多用于制造形状较复杂、截面较大、承受较大载荷、变形要求严格的中小型冷作模具。三、高耐磨冷作模具钢1.高碳高铬钢(1)高碳高铬钢的热处理这一组钢属高级冷作模具钢，应用多而广。表4-8常用高碳高铬钢的化学成分及临界温度第一节冷作模具钢的热处理表4-8常用高碳高铬钢的化学成分及临界温度分别代表C、Mn、Si、Cr、Mo、V的质量分数。1)预先热处理：锻压后退火用于消
6、除内应力、降低硬度、改善切削加工性(若需较低硬度时可补充一次高温回火)。2)淬火：以获取淬火马氏体或下贝氏体组织，提高模具硬度和耐磨性。第一节冷作模具钢的热处理3)回火：以改善力学性能，消除淬火应力，稳定组织。表4-9常用高碳高铬冷作模具钢热处理工艺规范表4-9常用高碳高铬冷作模具钢热处理工艺规范(2)高碳高铬钢的应用Cr12钢是一种应用广泛的冷作模第一节冷作模具钢的热处理具钢，该钢种具有较好的淬透性和良好的耐磨性，但由于含碳量过高，冲击韧性较差，易产生脆裂。2.高碳中铬钢(1)高碳中铬钢的热处理这类钢含铬量较低，碳化物分布均匀，耐磨性好，热处理变形小，淬透性高。表4-10常用高碳中铬钢的化学
7、成分及临界温度第一节冷作模具钢的热处理表4-10常用高碳中铬钢的化学成分及临界温度分别代表C、Mn、Si、Cr、Mo、Nb、W、V的质量分数。1)预先热处理：锻压后退火用以改善切削加工性，获取珠光体组织。2)淬火：提高模具硬度和耐磨性。第一节冷作模具钢的热处理3)回火：以改善力学性能，消除淬火应力。表4-11常用高碳中铬冷作模具钢热处理工艺规范表4-11常用高碳中铬冷作模具钢热处理工艺规范第一节冷作模具钢的热处理(2)高碳中铬钢的应用该类钢种相对于偏析较严重的高碳高铬钢来说性能有所改善，因此适于制造重负荷、高精度的冷作模具。3.高速钢(1)高速钢的热处理具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，采用低
8、温淬火等工艺措施后可有效改善其韧性。表4-12常用高速钢的化学成分及临界温度第一节冷作模具钢的热处理表4-12常用高速钢的化学成分及临界温度分别表示C、Mn、Si、Cr、Mo、W、V的质量分数。1)预先热处理：锻压后退火用以消除内应力、降低硬度、改善切削加工性，也为淬火作准备。2)淬火：提高模具硬度和耐磨性。3)回火：以改善力学性能，消除淬火应力。第一节冷作模具钢的热处理表4-13常用高速钢热处理工艺规范表4-13常用高速钢热处理工艺规范(2)高速钢的应用高速钢的抗压强度、耐磨性及承载能第一节冷作模具钢的热处理力在冷作模具钢中居首位。第二节热作模具钢的热处理一、高韧性热作模具钢1.高韧性热作模
9、具钢的热处理该类钢淬透性高，有一定的回火稳定性和高温强度，具有较高的冲击韧度和疲劳强度，好的导热性、抗氧化性和加工工艺性。表4-14常用高韧性热作模具钢的化学成分及临界温度表4-14常用高韧性热作模具钢的化学成分及临界温度第二节热作模具钢的热处理分别表示C、Mn、Si、Cr、Mo、Ni、V的质量分数。(1)预先热处理锻压后退火用以改善切削加工性、获取珠光体组织。(2)淬火提高模具硬度和耐磨性。(3)回火以改善力学性能，消除淬火应力。表4-15常用高韧性热作模具钢热处理工艺规范第二节热作模具钢的热处理表4-15常用高韧性热作模具钢热处理工艺规范2.高韧性热作模具钢的应用该类钢由于具有较高的韧性第
10、二节热作模具钢的热处理，故其大量应用于制造受冲击载荷较大的热作模具。二、高热强性热作模具钢1.高热强性热作模具钢的热处理该类钢种具有较高的强度和耐磨性，高温强度、热疲劳抗力、热稳定性等高温性较高。表4-16常用高热强性热作模具钢的化学成分及临界温度第二节热作模具钢的热处理表4-16常用高热强性热作模具钢的化学成分及临界温度分别代表C、Mn、Si、Cr、Mo、W、V的质量分数。(1)预先热处理锻压后退火用以改善切削加工性、获取珠光体组织。(2)淬火提高模具硬度和耐磨性。(3)回火消除淬火应力，稳定组织与尺寸。第二节热作模具钢的热处理表4-17常用高热强性热作模具钢热处理工艺规范表4-17常用高热
11、强性热作模具钢热处理工艺规范第二节热作模具钢的热处理2.高热强性热作模具钢的应用该类钢由于具有较好的高温性能和综合力学性能，在热作模具钢中具有较高的通用性。三、高耐磨性热强型热作模具钢1.高耐磨性热强型热作模具钢的热处理该类钢具有高的高温强度、高温硬度和一定的热稳定性，在高温下工作具有高的耐磨性。表4-18常用高耐磨性热强型热作模具钢的化学成分及临界温度第二节热作模具钢的热处理表4-18常用高耐磨性热强型热作模具钢的化学成分及临界温度分别代表C、Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Al的质量分数。(1)预先热处理锻压后退火用以改善切削加工性。(2)淬火提高模具硬度和耐磨性。(3)回火消除淬火应力，
12、稳定组织与尺寸。第二节热作模具钢的热处理表4-19常用高耐磨性热强型热作模具钢热处理工艺规范表4-19常用高耐磨性热强型热作模具钢热处理工艺规范2.高耐磨性热强型热作模具钢的应用第三节塑料模具钢的热处理一、渗碳型塑料模具钢1.渗碳型塑料模具钢的热处理该类钢种主要用于制造冷挤压成型的塑料模具。表4-20常用渗碳型塑料模具钢的化学成分及临界温度表4-20常用渗碳型塑料模具钢的化学成分及临界温度分别代表C、Si、Mn、Cr、Ni的质量分数。(1)锻压后退火。第三节塑料模具钢的热处理(2)正火用以改善切削加工性。(3)渗碳提高表面层含碳量。(4)淬火提高模具硬度和耐磨性。(5)回火消除淬火应力，稳定组
13、织与尺寸。表4-21常用渗碳型塑料模具钢热处理工艺规范第三节塑料模具钢的热处理表4-21常用渗碳型塑料模具钢热处理工艺规范2.渗碳型塑料模具钢的应用渗碳钢多用于冷压成型塑料第三节塑料模具钢的热处理模具，表面要求高硬度、耐磨性好的塑料模具或配件。二、预硬型塑料模具钢1.预硬型塑料模具钢的热处理预硬型塑料模具钢一般是指供应时已进行过热处理，并使之达到模具使用时的硬度。表4-22常用预硬型塑料模具钢的化学成分及临界温度表4-22常用预硬型塑料模具钢的化学成分及临界温度第三节塑料模具钢的热处理分别代表C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Ca的质量分数。(1)预先热处理锻压后退火用以改善切削加工性。(
14、2)淬火提高模具硬度和耐磨性。(3)回火以改善力学性能，消除淬火应力。表4-23常用预硬型塑料模具热处理工艺规范表4-23常用预硬型塑料模具热处理工艺规范第三节塑料模具钢的热处理2.预硬型塑料模具钢的应用下面几种预硬型塑料模具钢常用于制作大型、复杂、质量要求高的塑料模具。三、时效硬化型塑料模具钢1.时效硬化型塑料模具钢的热处理复杂、精密的塑料模具必须具有高的综合力学性能，因此，应该采用最终热处理，但常规的最终热处理(淬火、回火)则易导致模具的热处理变形，从而影响模具精度。表4-24常用时效硬化型塑料模具钢的化学成分及临界温度第三节塑料模具钢的热处理表4-24常用时效硬化型塑料模具钢的化学成分及
15、临界温度分别代表C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Al、Ti的质量分数。(1)固溶处理得到单一饱和的固溶体。(2)时效处理使固溶体中析出细小弥散的金属化合物，获得较高的综合力学性能。第三节塑料模具钢的热处理表4-25常用时效硬化型塑料模具钢表4-25常用时效硬化型塑料模具钢2.时效硬化型塑料模具钢的应用四、耐蚀性塑料模具钢第三节塑料模具钢的热处理1.耐蚀性塑料模具钢的热处理在生产以具有化学腐蚀性塑料为原料的塑料制品时，要求模具必须具备较强的防腐蚀能力，同时具备一定的强度、硬度和耐磨性，耐蚀性塑料模具钢正是能适应这种需要的钢材。表4-26常用耐蚀性塑料模具钢的化学成分及临界温度表4-26常用
16、耐蚀性塑料模具钢的化学成分及临界温度分别代表C、Si、Mn、Cr、Ni的质量分数。(1)退火用以改善切削加工性。第三节塑料模具钢的热处理(2)淬火提高模具硬度和耐磨性。(3)回火以改善力学性能，消除淬火应力。表4-27常用耐蚀性塑料模具钢热处理工艺规范表4-27常用耐蚀性塑料模具钢热处理工艺规范2.耐蚀性塑料模具钢的应用下列几种耐蚀性塑料模具钢多用于制作耐腐性高，耐磨性好的塑料模具。第三节塑料模具钢的热处理1.常用的碳素冷作模具钢有哪些?常规热处理过程如何?各自在应用上有何特点?2.常用的高碳低合金冷作模具钢有哪些?常规热处理过程如何?各自在应用上有何特点?3.高耐磨冷作模具钢可以分为哪几类?
17、试比较它们在应用上有何异同点?4.试判断下列钢号各属于哪一类冷作模具钢：Cr12Mo1V1(简称D2)、T12A、W6Mo5Cr4V2、7CrSiMnMoV、Cr12MoV、Cr6WV、T10A、Cr12W、Cr2、Cr4W2MoV、CrWMn、6W6Mo5Cr4V、9Mn2V。第三节塑料模具钢的热处理5.常用的高韧性热作模具钢有哪些?各自在应用上有何特点?6.常用的高热强性热作模具钢有哪些?各自在应用上有何特点?7.常用的高耐磨性热强型热作模具钢有哪些?各自在应用上有何特点?8.试写出下列钢号的热处理工艺规范：5CrMnMo、4Cr5MoSiVl(H13)、5Cr4Mo3SiMnVAl。9.常用的渗碳型塑料模具钢有哪些?各自在应用上有何特点?第三节塑料模具钢的热处理10.常用的预硬型塑料模具钢有哪些?各自在应用上有何特点?11.常用时效硬化型塑料模具钢和耐蚀性塑料模具钢有哪些?各自在应用上有何特点?12.试比较渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢及耐蚀性塑料模具钢热处理过程有何异同点?
