热处理对模具的影响

热处理对模具的影响
[摘要] 热处理的方法和工艺是直接影响模具的使用性能及寿命的重要因素。

本文着重分析并总结了在热处理技术方面对模具造成的影响。

对模具设计和制造具有重要的参考价值和推广意义。

[关键词] 热处理工艺方法影响
现代模具制造业在材料的选择上，仍然以金属材料为主。

而金属材料本身的机械性能不能直接满足模具的使用性能要求，只有通过合理的热处理，才能获得其应有的性能指标，投入到模具制造中。

由于热处理是一项极其复杂的工作，其方法不正确及工艺安排不合理，都会给模具精度及寿命带来很大的影响。

下面从几个方面分析和解决热处理对模具造成的一系列影响。

一、热处理对模具材料性能的影响
模具材料的性能是通过热处理来实现。

热处理的方法一般为退火、正火、调质、淬火、回火及渗碳、渗氮等。

在热处理过程中，由于金属材料本身所含元素的不同及使用性能要求不同，同样的热处理方法和工艺，所得到的性能指标也不尽相同。

特别是淬火和回火为模具零件的最终热处理，是保证零件机械性能的关键，对模具影响最为严重。

表现的性能为高硬度、高耐磨及消除内应力，例如5CrNiMo，淬火温度为8400C—8600C，采用油冷方式，回火时不同的温度值，所得到的硬度值也不相同，在4500C—4700C时，硬度为44HRC—47HRC；4900C—5100C时为40HRC—44HRC。

由此说明：在淬火后，回火温度的改变其硬度也发生改变。

在使用过程中应根据所需的性能指标淬火后选择合适的回火温度。

总之通过选择淬火和回火温度改变了材料的性能，获得了良好的硬度值及较高的耐磨性，以便投入到模具制造中。

由上可知，热处理方法的正确与否，工艺是否恰当，是保证其材料性能的重要因素。

因此，在选择过程中合理处置。

二、热处理对模具材料机械加工性能的影响
模具材料以工具钢和合金钢为主，而这些材料本身具有较大的强度和硬度，给切削加工带来一定的困难。

为此必须在切削加工前来改善强度与硬度，其方法就是进行热处理。

改善切削性能的热处理有退火、正火和调质等。

退火的目的是降低硬度，消除内应力改善切削性能。

正火的目的是消除内应力，细化晶粒，调整硬度，便于切削加工。

调质是进一步改善材料的性能，获得较高的硬度，又有较高的韧性。

这几种热处理方法在工艺上安排不合理及温度控制不准确，冷却速度过快、过慢等，也会给切削加工造成较大的影响。

例如：退火中，加热温度过快及冷却速度不匀，会造成材料内应力的存在，在切削加工中，零件易变形、扎刀、降低精度和表面粗糙度。

正火中，温度的高低及冷却速度的快慢，会造成材料内部组织不均，硬度过高等，这种现象的存在会造成切削力增加，振刀及断刀，零件变形，刀具易磨损等。

合理的热处理是保证零件材料正常切削的关键。

三、热处理对模具寿命的影响
热处理可使模具获得所需的组织和性能，保证在正常使用条件下有一定的寿命。

但是，如果热处理工艺不合理或操作不当，将会产生明显的热处理缺陷，使模具出现早期失效，影响模具的寿命。

其关键在于预备热处理、最终热处理及回火工艺等。

预备热处理的主要目的是为模具的机械加工和最终热处理作组织的准备，其最关键的因素是加热温度、冷却速度的选择。

最终热处理的关键是淬火工艺的制定，其中包括淬火加热温度、冷却速度的合理选择，淬火加热时的保护也很重要，如果保护不当，将引起模具表面脱碳，从而降低模具的耐磨性和疲劳强度。

可采用真空加热，确保模具表面无缺陷。

回火工艺也是最终热处理的重要工序，回火一定要充分。

高合金钢一般要回火二次以上，这是因为钢中的残留奥氏体是在回火冷却过程中转变为马氏体的，经二次以上的回火可使残余奥氏体充分转变。

否则将在模具中残留较大的淬火应力，降低模具的韧性。

由此看来，热处理过程对模具的寿命至关重要。

四、热处理对其它方面的影响
1、对模具零件表面的影响
热处理过程中，加热温度过快及冷却速度过快，及在火焰加热过程中未对表面加以保护等，易造成表面有裂纹及麻点现象，甚至表面出现变形等。

这一系列的现象给模具零件表面造成严重缺陷，影响其使用性。

对材料组织结构的影响
不同的热处理方法，材料内部组织结构也不相同，抵抗外力的作用也不相同。

工艺安排不合理对零件精度的影响
热处理中，零件放置不正确，冷却速度不均匀，造成零件内部存在内应力，而在电加工中及机械加工中，由于内应力向外释放，造成零件变形，精度降低。

热处理的方法和工艺对模具的影响很大。

在使用中应根据不同的要求，采用合理的处理方法，以便取得良好的工艺性能。

其关键是加热温度、保温时间和冷却速度。

参考文献：
[1]《模具工手册》骆志斌江苏科学技术出版社
[2]《模具材料及表面工程技术》张蓉钱书琨化学工业出版社。