第四章模具钢的热处理

4CrMnSiMoV该钢具有较高的强度、耐磨性，良好的 冲击韧度和高温性能，淬透性高。适用于大、中型锻模，
也可用于中、小型锻模
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二、高热强性热作模具钢的热处理及应用 1.高热强性热作模具钢的热处理 常用钢号有4Cr5MoSiV（H11）、3Cr2W8V、Cr5MoSiV1(H13)
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•三、高耐磨性热作模具钢的热处理及应用 •1．高耐磨性热作模具钢的热处理 •常用钢号8Cr3、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V •8Cr3钢 •退火：加热温度780～800℃，退火硬度≤255HBS。 •淬火及回火：淬火温度820～840℃，油冷到150～200℃出 油，立即回火。回火温度480～520℃，硬度40～45HRC。 •3Cr3Mo3W2V（HM1） •球化退火加热温度870～880℃，等温温度730～740℃，炉 冷至500℃出炉。淬火加热温度1060～1130℃，油冷。回火 温度620～650℃，保温2h，回火2次。经上述工艺处理后， 模具硬度46～51HRC。盐浴炉处理的凹模寿命达到2860次， 真空热处理后达4400次。
4CrMnSiMoV 退火：等温退火加热温度840～860℃，等温温度 700～720℃。 淬火：大型锻模淬火湿度870～900℃，中小型锻 模淬火温度900～930℃。 回火：大型锻模回火温度620～660℃，硬度38～ 42HRC；中型锻模回火温度610～630℃，硬度4144HRC；小型锻模回火温度470～61O℃，硬度 44～49HRC。
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5CrMnMo钢的预先热处理曲线示意图4-4、4-5所示
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淬火；加热温度840～860℃油淬，冷到150～180℃ 左 右出油并立即回火。为减少变形及开裂，淬火时最好延 时冷却，可空冷到740～780℃，然后入油。 回火：回火工艺见表4-7。
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•预硬型塑料模具钢的应用
•常用于制造大、中型和精密的塑料模具,如制造电视机、大型 收录机的外壳及洗衣机面板盖等。 •四、时效硬化型塑料模具钢的热处理及应用 •1．时效硬化塑料模具钢的热处理 •时效硬化塑料模具钢在固溶硬化后变软（一般28-34HRC）可 进行切削加工，待冷加工成型后进行时效处理，可获得很高的 综合力学性能 •时效硬化型塑料模具钢的热处理工艺基本分为两个步骤： •首先进行固溶处理 •第二步进行时效处理
•5Cr4W5Mo2V（RM2）钢具有较高的热硬性、高温硬度和较 高的耐磨性，适于制造小型精锻模、平锻模、热冲模和热 挤压模具、热切边模、辊锻模等，使用寿命高。
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•第三节 塑料模具钢的热处 理
•一、非合金塑料模具钢的热处理及应用 •对于要求不高的小型的热塑性塑料模具 ,常用45、50等 •要改善钢材的切削加工性能，需要进行退火处理 •对形状比较简单的、小型的热固性塑料模具 •采用T7、T8、T10、T12等碳素工具钢制造 ,球化退火处理
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三、高合金冷作模具钢的热处理及应用
常用高速钢热处理过程： 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：改善力学性能，消除淬火应力。
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6W6Mo5Cr4V钢锻后退火时可采用普通退火或等温 退火。常用的锻后等温退火工艺如图4-1所示
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•2．高耐磨性热作模具钢的应用 •8Cr3主要用于工作温度不太高，但要求高耐磨性的热切边、 平锻等模具。目前，这种钢已逐渐为其它高合金钢所代替。
•3Cr3Mo3W2V（HM1）钢具有较高的热强性、热疲劳性能和 良好的耐磨性。淬火范围较宽，同时具有良好的抗回火稳 定性和加工性，适于制造镦模、压力机锻造等热作模具。
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•2．渗碳型塑料模具钢的应用
•20Cr钢多用于制造中、小型塑料模具。
•12CrNi3A钢主要用于冷挤压成型的形状复杂的浅型腔塑料模具， 也可用来制造大、中型切削加工成型的塑料模具。 •三、预硬型塑料模具钢的热处理及应用 •1．预硬型塑料模具钢的热处理
•3Cr2Mo（P20） •退火：850℃加热，保温2～4h。等温温度720℃，保温4～6h， 炉冷至500℃，出炉空冷。 •淬火温度：860～870℃加热油淬，540～580℃回火。预硬态硬 度为30～35HRC。 •化学热处理：P20钢具有较好的淬透性及一定的韧度，可以进 行渗碳，渗碳淬火后表面硬度可达65HRC，具有较高的热硬度及 耐磨性。
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•5Cr4W5Mo2V（RM-2）钢 •退火：加热温度870℃，等温温度730℃，炉冷到500℃以 下出炉空冷。 •淬火及回火：1130℃淬火并于不同温度后的硬度见表4-8 所示。当550℃回火出现二次硬化峰值，700℃回火时仍保 持40.5HRC的硬度。淬火温度超过1150℃时晶粒会明显增 大，超过1200℃时显著增大。
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高速钢的应用 W18Cr4V钢具有较高的硬度、红硬性及高温硬度，且热
处理范围宽、淬火不易过热。广泛用于制造刀具和承受高负 荷的冷作模具；但制造冷挤压凸模，有时显得硬度不足。
对于要求更高的凸模则可采用W6Mo5Cr4V2钢，其综合性 能优于W18Cr4V钢。
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• 二、渗碳型塑料模具钢的热处理及应用 • 1．渗碳型塑料模具钢的热处理 • 渗碳型塑料模具钢的含碳量一般都在0.1％-0.25%范围
内 • 常用渗碳型塑料模具钢的热处理过程： • （1）锻压后退火。 • （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）低温回火 消除淬火应力，稳定组织和尺寸。
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第二节 热作模具钢的热处理
•一、高韧性热作模具钢的热处理及应用 •1．高韧性热作模具钢的热处理 •常用钢号为：5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV等。 •5CrNiMo钢的热处理 •1）退火：退火工艺曲线如图4-2，．图4-3所示
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2）淬火、回火工艺： 淬火预热温度600～650℃，加热温度830～860℃，保温后油淬。
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2．高韧性热作模具钢的应用
5CrNiMo是目前国内用量较大的锻模钢，通用性强、 大、中、小型模块，深、浅型的模块均用5CrNiMo钢。由 于5CrNiMo及新钢种的研制成功，5CrNiMo 应用范围在逐 渐缩小。由于该钢淬透性好，更适合用于大批量生产的 大、中型模块。
5CrMnMo适用于制造要求较高强度和耐磨性，而韧性 要求不甚高时的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模 块，也可用于工作温度低于500℃的其他小型热作模具。
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3Cr2W8V钢 退火：等温退火的加热温度为840—880℃，等温温度 为720-740℃，退火硬度不大于241HBS。
淬火及回火：为了提高模具的强韧性，可以采用高温 淬火加高温回火工艺，即1140-1150℃淬火，650— 680℃回火，适用于承受动载荷较小的模具。对于在 动载荷下工作的小模具或大型模具，可选用1050— 1l00℃常规淬火工艺，油淬硬度为50-54HRC，550650℃回火两次，每次2h，回火后硬度为40-50HRC。
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•（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。
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2．低合金冷作模具钢的应用 CrWMn钢 主要用于制造工作时切削刃口快速变热、淬火时要求不变形的 工具和模具，如长铰刀、专用铣刀、板牙以及冷冲头（料厚小 于2mm）、轻载拉伸模、弯曲翻边模等。 9Mn2V钢 适于制造一般要求尺寸较小的冲模、冷压模、雕刻模、落料模 等。 Cr2钢 适于制造量具、拉丝模、冷镦模等。 7CrSiMnMoV钢 由于该钢种热处理变形小，强度高、韧性好，适于制造尺寸大、 截面厚，淬火变形小，强韧性要求较高的模具。如落料模、凸 模切边模、压形模、拉伸模、冷镦模等。 9SiCr钢 通常用于制造形状复杂、变形小、耐磨性要求高的低速切削刃 具和冷冲裁模、打印模等。
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•二、低合金冷作模具钢的热处理及应用 •1．低合金冷作模具钢的热处理 • 常用的低合金冷作模具钢有：CrWMn、9Mn2V、 • Cr2、9SiCr等。 • 常用低合金冷作模具钢的热处理过程： •（1）预先热处理 •1）锻压后退火。 •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
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•2．非合金冷作模具钢的应用 • T8A钢多用于制造切削刃口在工作时不变热的工 具、模具。如加工木材的铣刀、园锯片，鏨、铆钉冲 模、冲头等。
• T12钢适合制造不受冲击、切削速度不高、对韧 度要求不高的工具、模具。如机床用刀具以及断面尺 寸小的冷切边模、凸模等。
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2020/11/28
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•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 •（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。
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•25CrNi3MoA • (1) 用作一般精密塑料模具 淬火加热温度880℃，空 冷或水冷淬火，淬火硬度48～50HRC，再经680℃，4～6h高 温回火，空冷或水冷，回火硬度22～23HRC，经机加工成形。 再经时效处理，时效温度520～540℃，保温6～8h，空冷， 时效硬度39～42HRC。再经研磨、抛光或光刻花纹后装配使 用。 • (2) 用于高精度塑料模具 淬火加热温度880℃，再 680℃高温回火，其余工艺同上。但在高温回火后对模具进 行粗加工和半精加工，再经650℃保温1h，消除加工后的残 留内应力，然后再进行精加工。 •2．时效硬化塑料模具钢的应用 •25CrNi3MoA多用于制造复杂、高精度的塑料模具
4Cr5MoSiV（H11） 退火：加热温度为880，等温温度为750℃，炉冷到500℃以下出
炉空冷，获得粒状珠光体组织，退火硬度为192～235HBS， 最好在可控气氛炉中进行。 淬火、回火：淬火时不需预热，可直接加热到1000～1020℃，油 淬或分级淬火，硬度约50～52HRC，经540～600℃回火， 模具硬度在40～50HRC范围内。
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•五、耐蚀性塑料模具钢的热处理及应用 •1．耐蚀性塑料模具钢的热处理 •耐腐蚀型塑料模具钢分高碳高铬型耐蚀钢（9Cr18）、中碳高 铬型耐蚀钢(4 Cr13)、低碳铬镍型耐蚀钢（1Cr7Ni2） •常用的预先热处理为球化退火 •最终热处理工艺为淬火加低温回火 •高碳高铬型耐蚀钢具有较好的淬透性，淬火冷却一般采用油 冷，亦可用空冷或在100～150℃的热油中冷却。 •2．耐蚀性塑料模具钢的应用 •9Cr18钢多适用于制造承受高耐磨、高负荷及在腐蚀介质作用 下的塑料模具 •4Cr13钢多用于制造要求具有一定耐蚀性能的塑料模具。 •1Cr7Ni2钢多用于制造耐蚀性要求高的塑料模具
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4Cr5MoSiV1钢（H13） 退火：等温退火加热到800℃，保温2 h，降温至 750℃等温2-4h，炉冷到500℃出炉空冷，硬度为 192-229HBS，锻后必须立即进行球化退火。
淬火和回火：H13钢与H11钢的不同之处在于，淬火 前需经二次预热．然后加热到1020-1050℃，油淬的 硬度为53—55HRC；也可以采用空冷或分级淬火，经 560-630℃回火，可获得硬度40-50HRC。H13钢的回 火或化学热处理温度同样要避开500℃，但不宜超过 650℃。