1、热处理与模具寿命

什么是热处理？热处理是对钢进行加热和冷却以获得所需组织和性能的过程。

三火热处理

● 退火——降低硬度，提高加工性能。 退火组织：铁素体（F）/球晶珠光体（P）

●淬火——增加硬度、强度和耐磨性。 淬火组织：淬火马氏体（M）+残余奥氏体（AR）

● 回火——消除淬火应力，调整硬度，提高韧性。 回火组织：回火马氏体（M）/索氏体（S）

典型热处理工艺

低温回火的优点：

• 表面光亮、变形小

• 高耐腐蚀性

• 模具小，韧性高

• 高硬度

高温回火的优点：

它在高温下工作更稳定，并且可以随后氮化。 PVD 不易出现线切割和磨削裂纹，可降低 RA % 并稳定尺寸。

如何重新淬火？

必须先退火

• 避免弹性急剧下降

• 防止开裂

正火（常用于中低碳钢）

● 正火是将钢加热到全部奥氏体化的温度，保温后空冷，获得细小的珠光体的热处理工艺。

● 正火的目的：细化晶粒，使组织均匀； 消除过共析钢原有组织中的网状碳化物； 增加韧性并改善切削加工性； 作为钢的预热处理或最终热处理。

2、合理选择模具的热处理硬度

1.>63HRC

●使用范围：一些耐磨要求特别高的塑料，或者一些产品设计有特殊要求的浇口、流道

●材质：SKH51等高速钢

2. 58-61HRC

●使用范围：玻纤含量40%以上、产品结构简单的小型模具、镶件。

●材质：DC53/SKD11/D2

3. 54-58HRC

●使用范围：产品含玻纤30%以上，产品结构较复杂，也可作为耐磨块使用。

●材质：635、440C SUJ2、GCr15

4. 48-52HRC

●使用范围：长期生产啤量100万支以上的硬质模具，或玻纤含量15--30%，或电木模具。

●材质：420、H13、H11

5. 44-48HRC

●使用范围：中大型塑料模具（三维对角线超过400），或设计上存在应力集中的长期生产模具； 以及长期使用行/斜屋顶

●材质：420、H13、H11

压铸模/塑料模/线位

ADC3 vs DH31-S vsLKM2344SUPER

6. 40-44HRC

使用范围：形状复杂、热处理困难的中大型塑料模具； 或需要尺寸稳定性以进行中等批量生产的模具； 既要求材料韧性又要求耐磨的行/斜顶。

材质：H11、MEK4、LKM808E/NAK80

7. 35-40HRC

●使用范围：中小批量生产的非耐酸普通塑料模具； 对材料耐磨性要求不高的行/斜顶

●材质：LKM738H、LKM838H、LKM718H、LKM818H。

8. 30-35HRC

●使用范围：中小批量生产的大型塑料模具； 对材料韧性要求较高的行/斜屋顶

●材质：LKM738、LKM2311、LKM2083H、LKM2316、LKM420H（耐酸）、S136H、S-STAR（亮面）、336

九，

●使用范围：对表面无要求的大型低成本塑料模具

●材质：S45-55C、P20、WY2311

常见模具材料硬度选择（H13 和 420）

为了防止淬火应力开裂并保持良好的韧性，大型模具必须采用较高的回火温度，因此应适当降低硬度。

3、热处理时的变形

什么是变态？

● 工件在热处理过程中尺寸和形状的变化；

● 加工应力、热应力和结构转变应力导致模具变形；

● 淬火和回火都会引起翘曲变形，且加热温度越高，变形越大。

变形类型

加工应力

● 模具在粗加工过程中（车、铣、磨），模具表面会产生拉应力；

● 在热处理淬火过程的加热阶段，加工拉应力会释放，产生变形；

● 热处理前进行去应力处理，可减少加工应力引起的变形。

缓解压力治疗

热应力

● 模具表面与型芯的温差造成模具内部产生热应力，是形状变化的主要原因；

● 钢受热后体积会增大。 加热不均匀会导致钢材的体积在各个方向上增长不一致，产生应力和变形；

● 当处理形状复杂的大型模具时，应采用较慢的加热速度并附加预热步骤，以确保材料表面和芯部受热均匀。

淬火快冷和慢冷

淬火速度太快会导致开裂

组织变革压力

● 应力来自钢材的结构转变；

● 不同状态钢的三种组织：铁素体、奥氏体、马氏体，具有不同的晶体结构和体积。

碳钢结构转变过程中的体积变化

热处理过程中不可避免的变形

热处理过程中可避免的变形

如何减少变形？

● 模具形状简单、对称；

● 粗加工后，进行去应力处理，然后进行热处理；

● 硬化时缓慢加热；

● 使用合适的模具材料；

● 淬火时，尽量采用温和的淬火速度，但不能太慢，以获得正确的金相组织；

● 选择合适的回火温度。

推荐加工余量

4、采用表面处理技术提高模具寿命

磨粒磨损

粘着磨损

软氮化

● 气氛：NH3+C2H2

● 时间：5-8小时

● 温度：510--560℃

●氮化层深度：0.2mm

●氮化层表面硬度：约600-1100HV

● 适用范围：塑胶模具、零配件

离子渗氮

● 气氛：N2

● 时间：48--72点

● 温度：450--550℃

●氮化层深度：0.2—0.6mm

●氮化层表面硬度：约800-1200HV

● 适用范围：塑胶、五金模具、零配件

渗碳淬火

● 气氛：煤油+甲醇

● 时间：72小时

● 温度：870-980℃

●渗碳层深度：0.8mm

● 渗碳层表面硬度：约50-60HRC

● 适用范围：备品备件

中高频感应加热

● 采用不同功率线圈的感应加热，获得表面马氏体硬化层。 高频可获得1-1.5mm的硬化层，中频可获得3mm的硬化层，芯部保持退火状态。

● 主要用于直径较小的侧钉零件（标准为60以下，非标可达50-80）

铬（镍）及发黑处理

● 功能：提高耐腐蚀性、耐磨性；

● 涂层厚度：0.01-0.02mm

● 镀铬的负面影响：引起氢脆

PVD硬质涂层的作用

●减少刀具与被加工材料之间、模具之间的磨损；

●自润滑作用，摩擦系数小；

●良好的绝缘介质，保护工具模具表面，避免工具模具与被加工材料直接接触；

●有效提高耐磨性，大大延长工具、模具的使用寿命。