模具熱處理實際（jì）上（shàng）是指模（mó）具零件的熱（rè）處理。冷作（zuò）模具種類較多，主要有冷衝裁模、冷鐓模、冷擠壓模具（jù）、冷拉（lā）深拉絲模等，由於形狀結構差異性較大，工作條（tiáo）件和性能要求（qiú）不（bú）一，除了要選用合適的材（cái）料外，還應選擇最佳熱處理（lǐ）工藝（yì），用以滿（mǎn）足模具服役性能要求，提（tí）高模（mó）具的使用壽命。

一、冷作模具基本熱處理工藝

冷作（zuò）模具一般要求具有高的耐磨性、一定的硬度和硬化層（céng）深度，足夠的強度和韌性。因此冷作模具的基本熱處理工藝如下（xià）

1．預備熱處理

冷作模具在鍛後必須進行球退火，以消除鍛坯的鍛造應力，改善組織和降（jiàng）低硬（yìng）度，以便機械加工並為最終熱處理作發組織準備。

2．高溫回（huí）火或去應力退火（huǒ）

為消除（chú）機械加工中產生的應力，減少最終熱處理（lǐ）變形（xíng），常在機械加工之後（hòu）安排去應力退火或（huò）調（diào）質處理。為使線切割後應及時進（jìn）行再回火，回火溫度不應（yīng）高於淬火後（hòu）的回火溫度，在高溫回火時（shí）為防止模具氧化（huà）脫碳，應采用保護氣氛或防氧化脫碳措（cuò）施。

3．冷作模具的淬火

淬火是冷作模具最終熱處理中的重要操作，它對模具的使用性能影響極大，應特別給予重視。主要要注意以下幾點：

1）應對模（mó）具材料進行確認並檢查模具表麵有無擦傷（shāng）、裂紋等缺陷。

2）根據模具的形狀（zhuàng），估計模具的（de）文治武功趨勢，作各種堵塞、捆綁或（huò）包紮，使能均（jun1）勻地進行加熱與冷卻。

3）合理選（xuǎn）擇淬（cuì）火加熱溫度。既要（yào）使奧（ào）氏體固溶一定的合金元素和碳，以保證模具（jù）的淬透（tòu）性、淬（cuì）硬性、強度（dù）和熱硬（yìng）性，又要有適（shì）當的過剩碳化物，以細（xì）化晶粒，提高模具的耐磨性和保證模（mó）具具有一定的韌性。同時（shí）要考慮模具的溫度高（gāo）低對變形的影響， 及（jí）加熱過程中的（de）預（yù）熱。

4）合理選擇淬火加熱保溫時間。一般模具淬火加熱可（kě）根據加熱設備采取（qǔ）經驗公式計算保溫時（shí）間。但實際熱處理操作時，應考慮模（mó）具零件的具體情況。特別（bié）是複雜模具要綜合考慮各種（zhǒng）影響（xiǎng）因（yīn）素，並通過試驗來確定最佳淬火保（bǎo）溫時間。

5）合理選擇淬火（huǒ）冷卻（què）介質。高合金冷作模具鋼其淬（cuì）透性好，並（bìng）為了減少熱處理變形和開裂，在滿足模具技術要（yào）求的情況下盡可能選擇較緩慢的冷卻介質淬火，如氣冷、油冷、鹽浴、分（fèn）級淬火和等溫淬火等。

對於碳素工（gōng）具鋼和低合金工具鋼模具，為了減少模具熱處理文治武功和（hé）開裂，同時保證模（mó）具有足夠的淬（cuì）硬層深度，可采取水淬-油冷、油淬-空冷、等溫淬火和一些新型淬火介質等。

6）嚴防模具加熱過程（chéng）中的氧化脫碳。模具加熱過程中的氧化（huà）脫碳將會嚴重（chóng）損害模具的表麵質量影（yǐng）響（xiǎng）模具的使用壽命。所以對精密複（fù）雜模具應盡量在真空熱處理爐和可控氣氛（fēn）爐中（zhōng）加熱，在鹽浴爐中加熱要進行嚴格脫氧，在普（pǔ）通電爐中加熱要采取保護措施。

4．冷作模具的強韌化處理工藝

冷作模具低淬低回、高淬高回、等溫淬火等是提高模具強韌性的重要（yào）方法，要根據模具尾部進行，以提高模具的使用壽命。

5．模具的回火

模具在（zài）淬火或電火花加工後應及時進行回火，回火溫度根據模具的硬（yìng）度要求來選擇，但要注意（yì）避開回火脆性的溫度範圍。

回火保（bǎo）溫時間應根據模具材料、模具形（xíng）狀和大小確定。

高合金鋼則應采取二次或多（duō）次回火，在進行多次回火時應注意前一次回火須冷到室溫後再（zài）進行後（hòu）一（yī）次回火。

6．模具冷處理

為了穩定精密複（fù）雜冷作模具的尺寸，減少模（mó）具鋼中的殘留奧氏體量，為此需（xū）對模具淬火後進行冷處理。

二（èr）、主要冷（lěng）作模具的熱處理特點

冷作模具種類較多，各類冷作（zuò）模具熱處理各具特色，為了更（gèng）好地把冷作模具熱處理搞好，現（xiàn）把主要冷作模具（jù）熱處理特點介紹如下。

1．冷擠壓模具熱處理（lǐ）特點

冷擠壓模具的工作條件極為苛刻（kè）。要根據使用中對強韌性、耐磨性、回火穩定（dìng）性等主要性能的要求，以其中的主要要求來正確（què）決定熱處理（lǐ）規範，才能充分發揮模具材料性能的作用，從而提高模具（jù）的使用壽命。

1）冷擠壓模具要（yào）求具（jù）有一定的抗（kàng）回火軟化（huà）能力（>400℃），但不要求太高的硬度和熱硬性。對耐磨性（xìng）要求不高，易斷裂模具可采用低限溫（wēn）度淬火或“低溫淬火”，以獲得晶粒細小的馬氏體，經（jīng）回火後可獲得高的強韌性（xìng）和一定的耐（nài）磨性。

2）對耐磨性（xìng）和溫升有較高要求的模具，要（yào）求采用高限的溫度（dù）淬（cuì）火（huǒ）和在二次硬化峰附近回火，以提高模具（jù）的耐磨性和耐回火性（xìng）。

3）為了增加模具的耐磨（mó）性和改善其表麵應力狀態，可采用表麵強化處（chù）理工藝，如氮碳（tàn）共滲、鍍硬鉻、滲硼等。

4）冷擠壓（yā）模具衝頭，在每擠壓（yā）500-1000件後，應作低（dī）於（yú）其工作溫度的去應力回火，以提高衝頭的疲勞破壞抗力。

2．由於冷鐓衝頭（tóu）和凹模都承受多次反複的衝擊載荷，所以（yǐ）必須（xū）具備較高的（de）硬度、耐磨（mó）性、強度和衝擊韌度、還（hái）必須具有較高的斷（duàn）裂韌度和疲勞強度。因（yīn）此（cǐ）冷鐓模的熱處理特點如下：

1）對碳素（sù）工具鋼冷鐓模（mó）具采用片狀珠體預處（chù）理，再進行淬火（huǒ）低溫回火，可提高模具的（de）抗壓強度、斷裂韌度、衝擊韌度，模（mó）具壽命可（kě）顯著提高。

2）對於Cr12MoV鋼（gāng）冷鐓模采用1030℃淬（cuì）火、400℃回火，可（kě）獲得最佳的強韌性配合，冷鐓模的斷裂韌度明顯（xiǎn）提高。

3）冷（lěng）鐓模淬火後必須充分回火，並進行（háng）多次回（huí）火，以使其（qí）內應力全部消除。

4）為了提高冷鐓模的耐磨性和抗咬合（hé）性，冷鐓模一般進行滲硼處理，以提高（gāo）模具使用壽命。

3．冷衝裁模的熱處理特點

衝裁模根據薄厚板的不同熱處理特點也不（bú）同：

1）薄板衝裁模（mó）要求具有高的精度和耐磨性，要采用不（bú）同的減少淬火變（biàn）形的熱處理方法，如預冷淬火、堿（jiǎn）浴淬火（碳素工（gōng）具鋼）、等溫淬火、硝鹽淬火等措施。

2）對於厚板衝裁模要保證（zhèng）模具獲得（dé）高強韌性的同時還要具有較高的耐磨性。為了提高厚板衝裁模的強韌性，需細化奧（ào）氏體（tǐ）晶粒，細（xì）化碳（tàn）化物，獲得板條狀馬工（gōng）體、下貝氏體及複（fù）相（xiàng）組織及合理選擇回火工藝等（děng）。對此（cǐ）可采用高碳鋼低溫、短（duǎn）時快速加熱工藝，從而獲得較多（duō）的板條馬氏體組織；為獲得下貝氏（shì）體組織可采用等溫淬火工藝，也可（kě）采用固溶雙細化處理工藝細化碳（tàn）化物晶粒等方法來提高衝裁模的強（qiáng）韌（rèn）性。

4．冷拉深模的熱處理特點

拉深模應（yīng）具有較高的硬（yìng）度、良好的耐磨性和（hé）抗粘附性（xìng）能。為了保證冷拉深模的表麵質量和性能要求，宜采用真空熱處理和可控氣（qì）氛處理，對條件不具模（mó）的表麵質量和性（xìng）能要求，宜采用真（zhēn）空熱處理和可控氣氛熱（rè）處理，對條件（jiàn）不具備的單位也應采取措（cuò）施防止模具表（biǎo）麵抗氧化脫碳。為了提高拉深模具的（de）抗磨損和抗粘附性能，應對模具進行表麵強化處理如滲氮、氮碳共滲（shèn）、滲硬（yìng）鉻、滲硼、滲釩等。

三、主要冷（lěng）作（zuò）模具的熱處理

1．CrWMn鋼（gāng）冷衝模的雙細化熱處理

CrWMn 鋼中（zhōng）小（xiǎo）型衝孔用冷（lěng）衝模（mó），衝頭（tóu）部（bù）分（fèn）φ10mm×40mm，模（mó）具技術要求60-62HRC。采用常規熱處理後，由於韌性不足，常發生早期脆斷（duàn），一般壽（shòu）命僅達3000件，後采用以下雙細（xì）化熱處理工藝後，提高了模具的強韌性，防止了模具（jù）的早期脆裂，平均使用壽命提高到15000件左右。

該模具的原（yuán）製造工藝路線為：毛坯---球化退火---粗加（jiā）工---半（bàn）精加工---去應力退火---精加工---淬火（huǒ）、回火---精磨。其中熱（rè）處理工藝如（rú）下（xià）：

（1）球化退化 加熱溫度800℃×(3-4)h，爐（lú）冷至700℃等溫（wēn）-3h，爐冷至500℃以下出爐空冷（lěng）。

（2）淬火及回火 淬火溫度（dù）830℃保溫（wēn）杯（bēi）10min油冷（lěng），回火溫度180℃保溫熱處理工藝如下：

固溶超細化熱處理工藝：固溶加熱溫度1050℃，等（děng）溫淬火溫度300℃，高（gāo）溫回火溫度720℃，保溫2h，爐冷至500℃以下出爐空冷。

最終熱處理（lǐ）：淬火溫度810℃，熱油（yóu）冷；回火溫度180℃，保溫2-3h，回火後硬度60-62HRC。

2．大型冷拉（lā）深模（mó）圈的熱處理

工作經三次拉深成（chéng）形，原模圈采用T10A鋼製造，淬火溫度800℃，在鹽浴爐中加熱係數為（wéi）15-20s/mm，水（shuǐ）淬油冷，回火溫度160-180℃，回火後硬度60-62HRC,平均壽命（mìng）250-300件，損（sǔn）害部位均在刃口處。損害原因，由於T10A鋼淬（cuì）透性差，淬硬層淺（隻有2.5-3mm），強度低，造（zào）成冷拉（lā）深模圈壽命很低。

後改用Cr12MoV鋼製造（zào）模圈，最終熱處理工藝為了1020-1040℃加熱，油冷；180-200℃回火，硬度為60-62HRC，經此熱處理的的拉深模圈壽命為2500-3000件，提高壽命10倍左右。

3．Cr12MoV鋼冷（lěng）擠（jǐ）壓模離子滲氨

冷擠成形模的凹模，熱處理工藝為：

（1）球化退火  860℃加熱，保溫3h；740℃等溫4h，爐冷（lěng）到500℃以下出爐空冷。

（2）淬火及回火 500℃預熱，1030℃奧氏體化後淬油（yóu）；180℃回火保溫2h，硬度（dù）60-62HRC。

（3）離（lí）子滲氨 LD-50型離子滲氮爐（lú），通入氨分解氣（爐外裂化），爐壓保持在（zài）（5-8）×10²Pa，電壓500-600V，電流（liú）密度1mA/cm²。滲氮（dàn）溫度（dù）510℃，模具使用壽命提高2.7倍。

4．剪切模（mó）熱處理

用於剪切直徑為φ20-φ40nn30Mn鋼棒料的剪切模，開始用CrWMn鋼製造，硬度要（yào）求50-55HRC，其熱處理工藝為：

（1）球化退火工藝 加熱溫度800℃保溫3h，爐冷至700℃等溫4h，爐冷至500℃以下（xià）出爐空冷。

（2）淬（cuì）火及回火 淬火溫度830℃，油冷，硬度61-63HRC；回火溫度400℃，保溫2h，硬度51-53HRC。模具使（shǐ）用壽命隻能達（dá）到8000件。後選用6CrniMnSiMoV（GD）鋼製造。其熱處理工藝為：

1）球化退火　加熱溫度（dù）780℃，保（bǎo）溫2h，等溫溫度680℃，爐冷到550℃以下出爐空冷，退火硬度≤240HBW。

2）淬火及回火 淬火溫度900℃，油冷，淬火硬度≥63HRC；回火溫度400℃，硬度55-57HRC.

用（yòng）GD鋼製作的模用（yòng）使用壽命達2萬（wàn）件以（yǐ）上。

5．Cr12鋼衝壓模的冷處理

1）淬（cuì）火溫度：980℃油冷。

2）冷處理：將淬火（huǒ）後冷到室溫的模具立即浸入盛有酒精的（de）保溫容器中，加入幹冰（CO₂），冷處理溫可達-60℃，保（bǎo）溫1h後取出放於（yú）空氣中冷到室溫（wēn）。

3）回火溫度400℃保溫2h，硬度58-60HRC.

6.Cr12MoV鋼（gāng）矽鋼片冷衝模的等溫淬火熱處理

Cr12MoV鋼矽鋼片冷衝模開關較（jiào）複雜，采用820℃預熱，1030℃加（jiā）熱油淬，200℃×2h回火，模具硬（yìng）度60-62HRC，使（shǐ）用中模（mó）具脆化、易崩刃和開裂，使用（yòng）壽命平均為10萬衝次。

等溫淬火工藝：采用820℃預熱，1030℃鹽浴加熱（rè），280℃×3h硝鹽等溫，空冷至室溫，然後在200℃×2h×2次回火，硬度60-61HRC，使用壽命為30多萬衝次（cì），提高使用壽命3倍。

7．Cr12MoV鋼滾絲模等溫淬火

Cr12MoV鋼滾（gǔn）絲模加工M20螺釘，采（cǎi）用一般熱（rè）處理（lǐ）工藝的模具（jù）由於模具崩刃嚴重，使用壽命較低。

改進（jìn）工藝：將模具加熱到1020℃，在280℃，在280℃×3h硝鹽等溫（wēn）,400℃×2h回火（huǒ），硬度56-58HRC，金相組（zǔ）織為：下貝氏體+少量回火馬（mǎ）氏體+殘留奧氏體，熱處理變（biàn）形較常規熱處理（lǐ）小得（dé）多，使用壽命較常（cháng）規淬火提高3-4倍。

8．Cr12MoV鋼（gāng）模具的低溫（wēn）淬火、低溫（wēn）回火工藝

由於沒有高（gāo）溫電加熱設備，對Cr12MoV鋼采用（yòng）低溫淬火低溫回火工藝，其熱處理工藝為：

加熱溫度計950℃×1.5h，油淬或分級淬（cuì）火冷卻後，模具硬度60-62HRC，經200℃回火後（hòu）硬度58-60HRC。淬火後組織（zhī）為板條（tiáo）狀馬氏體，其晶粒細（xì）小，耐磨性、衝擊韌度和（hé）抗彎強度較好。對於強韌性為主的冷作模具，采用（yòng）低溫淬火（huǒ）工藝是較好的，而且變形較小。

如薄板下料模，采用以上低溫淬火工藝後，硬度、變形均滿足要求（qiú），並避免了模具早期崩（bēng）裂失效，延長了模具的使用壽命。

9．W18Cr4V鋼模具（衝（chōng）模）低淬火工（gōng）藝

衝孔（kǒng）模采用W18Cr4V鋼製造，其熱處理工藝為（wéi）：650℃預熱、850℃預熱（rè）（加熱係數按（àn）0.5min/mm計（jì）算），淬火加熱溫度1200℃（鹽浴爐加熱0.20min/mm），560℃等溫淬火後空冷，550℃×1h×3次回火，硬度58-61HRC，衝（chōng）孔模可衝（chōng）孔12000多件（jiàn）。較原工藝（高溫淬火+高溫回火（huǒ））熱處理的衝孔模的使（shǐ）用（yòng）壽命提高3倍以上。

10．T10A鋼儀（yí）表元件冷衝模熱處理

儀表元件衝模采用T10A鋼製造（zào），其普通熱處理工藝：加熱溫度800℃，水淬油冷，回（huí）火溫度280℃，回火後硬度（dù）56-58HRC，可（kě）衝壓儀表元件5000次左右。

11．Cr12MoV鋼冷（lěng）擠壓模具的不同淬火熱處理

根據模（mó）具失效形式采用不同的（de）熱處理工（gōng）藝：

1）冷擠壓模具以磨損失效為主（zhǔ）要形式，則可采（cǎi）用1040-1100℃加熱淬火，520℃回火，即二次硬（yìng）化熱處理工藝。

2）不鏽鋼管接頭（tóu）冷擠壓凸模或凹模，淬火溫度采用1020℃加熱，硝（xiāo）鹽冷卻，200℃回（huí）火二次，每次1.5-2h。