中小尺寸模具的热处理
一、前言
北方模具热处理部做为天津市模具热处理协作点【对天津、河北(黄骅、廊坊、任丘)北京地区】要想在市场激烈的竞争中成为强者，就必须保证高质量、高效率、高服务。所以我们坚持两个方针。
1.经营方针：
业务广承揽，炉炉要装满，余热巧利用，加热尽量短。
2.管理方针：
工艺先进，质量上乘，交活迅速，服务热情。
我们一线人员15人(公司为车间服务人员5人)内部每年挤压模具处理100吨，软氮化30吨，对外协作年产值约120万元，现电价每度约7角，是热处理第一大成本。所以如何降低能耗，如何迎合各客户的价格，如何选择设备都是热处理应考虑的必要因素。
目前在国内做为一个模具热处理专业点必须同时具备：真空炉、气体保护炉、盐浴炉、气体氮化炉、硝盐浴、碱浴、两硝淬火水介质及温度均匀的回火炉。当然长杆调弯、长板校平以及大尺寸模具里氏硬度检验以及各仪表各台炉的定期温度检验(UJ36直流电位差计)以及氮化、渗碳层深的检验及硬度检测(金相、显微硬度计)并严格淬火后的硬度抽验及热处理完毕后的批量抽检甚至百分之百的硬度检验并出示合格检验报告。
真空淬火质量好(适合带有小孔槽，进口材料，钢材淬火温度高，如高速钢)但是它一次投资高，热处理价格高。并且大尺寸模具Φ500mm长度600mm以上尺寸模具就需要气体保护炉。对于一定数量的T10，45钢，低合金钢以及批量较小，钢号较繁杂，工件要求局部淬火，另外客户对协作价格很苛刻时，就必须使用盐浴炉；盐浴炉除污染较大外，其热处理质量是可靠的、生产效率是高的。即使在发达工业国家如德国、日本、俄罗斯等它仍然是有地区选择的使用《引自金属热处理综述2001年哈工大、雷廷权教授》。
二、简述
1.铝挤压模具：
本公司模具尺寸φ100mm～Φ730mm使用材料45Cr5MoV1Si即(H13)有些复杂断面模具选用德国TS2344、瑞典8407硬度要求HRC48-52，淬火精加工后施以软氮化，层深0.08-0.12mm。在使用磨损后可反复氮化多次。该钢的特点是淬火在6小时内必须回火两次，第一次回火后必须冷却至室温(有时也可用油冷)方可第二次回火。根据复杂程度及尺寸可选真空、盐浴和气体保护加热。对于使用条件特别恶劣者可进行第三次回火。
2.冷作模具：
(1)拉伸模具(主要是拉伸凹模)
选材Crl2、硬度HRC62-64，淬火温度选择980℃，回火温度180-220℃，该种模具主要是要求高硬度，高耐磨性极少开裂，可回火一遍。
(2)冷冲模。(跳步模具又称极进复合模)。
该种模具选用Crl2MoV，有时也用Crl2、大于尺寸Φ40mm截面者应选择锻件，但近几年市场普遍供应轧板料，它使用方便，但其共晶碳化物偏析大，退火质量有时也差；其共晶碳化物偏析往往4-6级(应严格应控制在3-4级)，所以有时它是造成正常热处理后无名原因的开裂。
1)高硬度要求模具(HRC60-62)一般是高速级进模，常选用Crl2MoV、SKD11、DC53，这种模具淬火温度应选择上限1015-1020℃，到温20秒/mm，保温时间应充分，淬火时应充分预冷，形状复杂者可选用硝盐冷却，回火必须两次第一次可60℃代温回火，第二次回火时的模具应已冷却到室温方可进行，对长板形模具淬火出油后必须检查其弯曲度是否超差，如超差应立即进行油压机压弯或使用夹板夹平后再进行回火，否则回火后无法压平，必须重新返工。回火温度200℃。
2)硬度低要求模具(HRC54-57)这种模具往往是冲材厚度大(3-8mm它的工艺分两种：一是正常工艺淬火、采用较高温度回火，回火温度与硬度对应情况如下：
430℃回火57-58HRC
480℃回火56±0.5HRC
520℃回火54-55HRC
600℃回火53-54HRC
较高温度回火后，因模具韧性较高故可一遍回火，虽有少量残留奥氏体回火后可转为马氏体但可保证安全使用。
另一种办法是采用亚温淬火，工艺如下：
880℃加热淬火53-54HRC
900℃加热淬火56-57HRC
920℃加热淬火58-59HRC
但回火必须采用220℃硝盐回火，可回火一次，淬火方法可明显节能，回火也不因特殊配置炉温。
3)高速钢制冲头，推料杆(常采用6542或SKH9等料)
硬度要HRC58-62，它并不要求高硬度，因在同样硬度下高速钢比Crl2MoV强度高30%左右，但其材料价格很高约60-80元/kg，而Crl2MoV价格16元/kg，可采用1080℃或1180℃亚温淬火220℃或430℃两遍回火。(如林业工具厂、振华模具厂)
另一种是高速冲裁或冲纸张等特殊材料(冲次为300-800次/每分)
硬度要求HRC63-65
必须采用正常工艺加热、回火三次(如京仁电子、日本ALPS、台湾永安精密机械、中亚模具)
4)冷挤模具：
如餐具厂挤刀把的花纹模具，还有唐官屯挤钥匙装饰链模具，常选用Crl2MoV、HRC59-61，一般花纹怕轻微氧化故选用真空淬火。
5)大型塑料模具或压铸模具顶杆：
材料选用H13(4Cr5MoV1Si)
调质处理1000℃淬火620-640℃回火HRC32-38再进行570-590℃4小时软氮化处理，层深0.06-0.10mm(大客户是振华模具)
3.塑料模具：
该类模具加工精度高，光洁度高，变形要求小(如志成打火机采用Crl2MoV，新晟模具采用S136瑞典料(相当国产料3Crl3，指甲盖模具。斯坦雷的模具，加南的模具，荣汉的模具均采用P20(美国料)。
或AK80(日本料)718(瑞典料)即予硬钢34-38HRC(制成后直接软氮化处理。还有信安模具，大源模具，东友机械，伟荣机电采用SKD61、DC53、SKD11(日本料)其硬度范围很宽HR52-60不等，多采用真空淬火。
4.压铸模具：
该模具加工复杂，光洁度高，使用材料贵，多数厂家加工成型后淬火，少数厂家机加工完毕淬火后再电脉冲加工，硬度要求HRC44-52不等，根据复杂程度而定，如化油器厂，汉沽客户多采用TS2344(德国料)静海府君庙压铸厂，黄烨市机床配件厂，仍采用3Cr2W8长吉星(台湾)常用SKD61或8407，该类模具必须采用真空淬火后精加工再施以软氮化处理，天津电讯模具厂热处理分厂在88年后大量处理了该种模具，使用寿命接近8-10万次(国外10万-15万次)。
5.热锻模(世兴餐具厂、渤海餐具厂、庆源餐具厂、益丰餐具厂、 餐具热锻模具)采用4Cr5-MoV1Si1020℃真空淬火+560℃两次回火硬度HRC48-52寿命约2万次。
标准件5厂罗栓、罗帽六方模具，热锻模采用3Cr2W8HRC43-46，1060℃+680℃回火两次。
静海自行车大腿热锻模具，使用4Cr5MoV1Si硬度HRC48-52，1020+580℃两次回火。
6.碳钢T10A制模具。
1）胶木模具(客户多为孟村私人企业主)
都是成型后淬火要求变形严格，所以必须采用碱浴方可，硬度HRC45-55回火温度320℃。
2）大尺寸模具垫板，卸料板(如永安精密(台湾)，津兆电子，采用T10A或45硬度要求52-55采用340℃回火45要求36-40HRC采用400℃回火。
3）某些截面≤40mmT10A制模具或一些齿轮可采用碱浴淬火代替高频热处理。
但T10A钢制模具，材料成本低7元/kg，但淬火前必予铣，接近成形或单边留0.50mm再淬火方可施以线切割，否则线切割时有30-40%开裂率。
7.地砖模具：多彩20CrMoQ235渗碳+淬火处理，硬度HRC60-64。
三、结束语
1.国内和发达国家相比，管理与技术工人操作方面严格性有差踞。
2.国产材料价格约12-25元/kg、高速钢60-80元/kg。国外美国，日本，瑞典，德国，韩国料均80元/kg左右，由于国外采用电渣重溶，组织微细化予备处理，所以我们和发达国家模具使用寿命有一定差距，这是国人应该奋起直追和学习的地方。
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