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选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。一、热处理名词解释1、退火（1）概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。
（2）目的：
a、将低钢的硬度，提高塑性（以利于切削加工）；
b、细化晶粒，均匀钢的组织及成分；
c、消除钢中的残余内应力，防止变形开裂
（3）分类：完全退火；球化退火；去应力退火
2、正火（1）概念：将钢加热到Ac3或ACcm以上30～C，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。
（2）目的：与退火的目的基本相同，但正火冷却速度比退火稍快，故正火后得到的珠光体组织比较细，强度、硬度比退火钢高。
正火比退火生产周期短，成本低操作方便，故在可能条件下优先采用正火，但复杂零件宜采用退火。
3、淬火（1）概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
（2）目的：为了获得马氏体，提高钢的强度和硬度。
4、回火（1）概念：将淬火后的钢，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
（2）目的：
a、消除内应力；
b、获得所需的力学性能（提高钢的韧性，适当调整钢的强度和硬度）；
c、稳定组织和尺寸
二、塑料模具的制造工艺路线1.低碳钢及低碳合金钢制模具
例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
2.高合金渗碳钢制模具
例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
3.调质钢制模具
例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。
4.碳素工具钢及合金工具钢制模具
例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。
5.预硬钢制模具
例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。
三、塑料模具的热处理特点（一）渗碳钢塑料模的热处理特点
1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
3.渗碳温度一般在～℃，复杂型腔的小型模具可取～℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（～℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（～℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。
4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
（二）淬硬钢塑料模的热处理
1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。
3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。
（三）预硬钢塑料模的热处理
1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。
2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。
3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。
表1部分预硬钢的预硬处理工艺
钢号
加热温度/℃
冷却方式
回火温度/℃
预硬硬度HRC
3Cr2Mo
～
油冷或～℃硝盐分级
～
28～36
5NiSCa
～
油冷
～
30～45
8Cr2MnWMoVS
～
油或空冷
～
42～48
P
～
油冷或硝盐分级
～
35～41
SM1
～
油冷
～
36～42
（四）时效硬化钢塑料模的热处理
1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。
3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表2。
表2部分时效硬化钢的热处理规范
钢号
固溶处理工艺
时效处理工艺
时效硬度HRC
06Ni6CrMoVTiAl
～℃油冷
～℃×（6～8）h
43～48
PMS
～℃空冷
～℃×（3～5）h
41～43
25CrNi3MoAl
℃水淬或空冷
～℃×（6～8）h
39～42
SM2
℃×2h油冷+℃×2h
℃×10h
39～40
PCR
℃固溶空冷
～℃×4h
42～44
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