五十年代，在我國(guó)建筑用鋼所有效尤海外鋼材型號(hào)。六十年代，為了節(jié)省原材料和提升毛胚精密度，少無(wú)鉆削工藝精密成形技術(shù)性擁有快速的高速發(fā)展，為了能提高工作效率， 使用了很多高效率壓力加工機(jī)器設(shè)備，電液錘慢慢被沖壓機(jī)取代。原用模具鋼的性能常無(wú)法滿足服現(xiàn)役標(biāo)準(zhǔn)對(duì)性能的高要求，嚴(yán)重影響模具的使用期和壓力加工新技術(shù)新機(jī)器推廣。七十年，高精密及大型工程項(xiàng)目塑料制品應(yīng)用日益普遍，對(duì)塑料模具用鋼的需要量急劇增加，對(duì)塑料模具鋼的性能也提出了更高的要求，而國(guó)內(nèi)那時(shí)候未有塑料模具專用型鋼。
六十年代至今，在國(guó)家相關(guān)部委局的大力支持下，我國(guó)科研工作者融合基本國(guó)情，研發(fā)出許多新模具鋼，其中一些應(yīng)用性能出色、加工工藝性能也 好一點(diǎn)的新鋼材牌號(hào)遭受模具生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)單位的歡迎。在這段時(shí)間也引入了一些海外通用鋼材型號(hào)，其中有些鋼材型號(hào)根據(jù)生產(chǎn)制造使用，獲得很好的效果。對(duì)一些使用體驗(yàn)較 好一點(diǎn)的冷工模具鋼和熱作模具鋼，相關(guān)部門還各自舉辦了性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究，給出了選擇與運(yùn)用的提議。為了滿足超耐磨、使用期長(zhǎng)模具的需求，五十年代末， 在我國(guó)硬質(zhì)合金擁有快速的高速發(fā)展，并且也研發(fā)了多種多樣鋼結(jié)硬質(zhì)合金，用作模具獲得很好的效果。
文中分成冷工模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、硬 質(zhì)鋁合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金、模具熱處理工藝、未來(lái)展望與建議六部份闡述。
冷工模具鋼
現(xiàn)階段我國(guó)常見(jiàn)的冷工模具鋼仍然是低合金結(jié)構(gòu)鋼 CrWMn和高碳鋼高鉻合金鋼Cr12MoV及Cr12這種老鋼材型號(hào)。CrWMn鋼有適度的切削性能和耐磨性能，熱處理工藝變型小，但CrWMn鋼鍛后需較嚴(yán)格控 致冷速，采用適度的熱處理工藝，使?jié)B碳體呈勻稱微小的顆粒狀，分布在基材上，不然易形成網(wǎng)狀碳化物，造成模具在使用過(guò)程中崩刃和干裂。高碳鋼高鉻合金鋼有強(qiáng)的耐磨損 性，但是其滲碳體縮松較為嚴(yán)重，造成變形專一性和強(qiáng)韌性的下降。根據(jù)不斷鐓撥可在一定程度上改進(jìn)其縮松水平。
1981年，在我國(guó)引進(jìn)世界通用 的高碳鋼高鉻合金鋼D2(Cr12Mo1V1)。和Cr12MoV鋼對(duì)比，D2鋼的滲碳體縮松相較Cr12MoV略微改進(jìn)，強(qiáng)度與延展性略有提升，D2鋼制做 的模具，使用壽命也有一定程度的提升[4]。彈簧鋼（通常是W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V）有更大的耐磨性和抗壓強(qiáng)度，主要用于制做模具，但是其延展性不 能夠滿足繁雜大中型和受負(fù)荷大一點(diǎn)的模具的需求。
為了改善這類鋼的強(qiáng)韌性，在我國(guó)研發(fā)了一些新的冷工模具鋼，如：
1. 合金結(jié)構(gòu)鋼冷工模具鋼
這類鋼的主要特點(diǎn)是工藝性能好，淬火溫度低，熱處理工藝變型小，強(qiáng)韌性好，并且具有適度的耐磨性能。如 GD(6CrMnNiMoVSi)、7CrSiMnMoV（通稱CH）、DS鋼等。GD鋼用于制作易崩刃、斷裂的冷沖模具有較高的使用期[5]。CH鋼的 成份與日本的SX105V鋼同樣，是一種火苗淬硬鋼，主要用于制作等生產(chǎn)流水線使用的模具零件，火苗熱處理時(shí)加溫模具刀口切料面，硬底化層下又有一個(gè)高耐磨的基 體做墊片，從而使得模具得到比較高的使用期[3[。DS鋼是一種沖擊性冷工模具鋼，其斷裂韌性明顯好于常見(jiàn)的高耐磨刀頭用合金鋼6CrW2Si[6]。
2 .基材鋼
基材鋼一般指其化學(xué)成分與快速鋼淬火體系中基材成分同樣的鋼。國(guó)外、日本在七十年代初即了解過(guò)型號(hào)為Vasco MA、Vasco Matrix I和MOD2的基礎(chǔ)鋼，等同于M2和M36彈簧鋼的基材，但沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。在我國(guó)研制了一些基材鋼，如65Cr4W3Mo2VNb（通稱65Nb）、 65W8Cr4VTi（通稱LM1）65Cr5Mo3W2VSiTi（通稱LM2）鋼等。 這種基材鋼的主要特點(diǎn)則是含碳稍高于基材的含碳，以增強(qiáng)一次滲碳體量和提升耐磨性能，還添加少量強(qiáng)滲碳體產(chǎn)生原素鈮或鈦，以形成相對(duì)穩(wěn)定的滲碳體，阻 止熱處理升溫時(shí)晶體的成長(zhǎng)從而改善鋼的加工工藝性能。這種基材鋼已較普遍地用于制作擠壓加工、厚鋼板冷沖、冷擠壓等模具，尤其適合難變型原材料使用的大中型繁雜模具，也可用做 輕金屬的濕熱擠壓成型模具。
3. 延展性相對(duì)較高的耐磨損冷工模具鋼
為了改善Cr12型冷工模具鋼的滲碳體縮松，提高韌 性，并進(jìn)一步增加鋼的耐磨性能，在我國(guó)做了大量的科研工作，研發(fā)出許多一個(gè)新的鋼材牌號(hào)，如 LD[8]、ER5[9]和GM[10]鋼等。在各種鋼中，適當(dāng)調(diào)整了鉻成分以提升滲碳體縮松，提升鎢、鉬和釩含量以增強(qiáng)二次硬化能力與提升耐磨性能。 與Cr12型冷工模具鋼較為，這類鋼的滲碳體縮松明顯改善，有較高的延展性。這類鋼比Cr12型冷工模具鋼得到更好的耐磨性能，因此制成的模具有更大的使用壽命，更 適合沖壓機(jī)床和多軸高速?zèng)_床的應(yīng)用。
熱作模具鋼
在我國(guó)常見(jiàn)的熱作模具鋼為5CrMnMo、5CrNiMo和 r2W8V鋼。
5CrNiMo鋼關(guān)鍵用作大中小型鍛模。但是其切削性能不高，回火穩(wěn)定性也不是很高，其性能無(wú)法滿足大橫截面鍛模對(duì)性能的需求。 3Cr2W8V鋼普遍用作黑色和稀有金屬熱擠壓模和Cu、Al鋁合金的壓鑄模具。這類鋼的耐熱性高，應(yīng)用環(huán)境溫度達(dá)650?C，但鎢系熱作模具鋼的傳熱性低、冷 熱疲勞能力差。
中國(guó)在八十年代初引進(jìn)國(guó)外通用鉻系熱作模具鋼H13 (4Cr5MoSiV1)，H13鋼有較好的冷熱交替疲憊性，使用環(huán)境溫度不得超過(guò)600?C時(shí)，取代3Cr2W8V鋼，模具使用壽命有大大提高，因而H13鋼快速 獲得全面推廣，其生產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)3Cr2W8V鋼。
為了適應(yīng)壓力加工新技術(shù)、新機(jī)器對(duì)模具鋼在強(qiáng)韌性和耐熱性層面更高要求，在我國(guó)研發(fā)了很多 的熱作模具鋼，主要包括：
1.熱鍛模具鋼
中國(guó)在八十年代，對(duì)于5CrNiMo鋼的切削性能無(wú)法滿足大橫截面錘鍛模的需要與 應(yīng)用環(huán)境溫度不得超過(guò)500?C問(wèn)題，對(duì)世界各國(guó)用鋼做過(guò)很多的解讀比照與研究?？蒲泄ぷ髡f(shuō)明，國(guó)外同類鋼5CrNiMoV里的Cr、Ni、Mo成分均高于國(guó)內(nèi) 5CrNiMo鋼，并帶有少量V，因此其切削性能和回火穩(wěn)定性均高于國(guó)內(nèi)5CrNiMo鋼，并建議采用5CrNiMoV鋼，用以制作大中型、繁雜的重負(fù)載錘 鍛模[11]。
中國(guó)還開發(fā)設(shè)計(jì)了一個(gè)大橫截面熱鍛模具鋼5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi鋼，已經(jīng)獲得較廣泛應(yīng)用[1]。與 5CrNiMo鋼對(duì)比，這種鋼里的碳含量略低，提升了Cr和Mo含量并加入適度的V和Si，因而有強(qiáng)的切削性能和耐熱性。45Cr2NiMoVSi鋼中 的碳和硅，相較5Cr2NiMoVSi鋼，略有減少，更適宜于做錘鍛模。這類鋼用于制造4000t之上沖壓機(jī)鍛模和3t之上電液錘模，使用期限較 5CrNiMo和5CrNiMoV提升0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi鋼也是國(guó)內(nèi)研發(fā)的一種熱鍛模建筑用鋼，有較高的使用期[11]。
2 .擠壓成型用模具鋼
H13已經(jīng)是世界各國(guó)廣泛使用的熱作模具鋼，使用環(huán)境溫度不得超過(guò)600?C時(shí)，有較好的冷熱交替疲憊性能，用作熱擠壓模和鋁合金型材壓 鑄模，有非常高的使用期。但H13鋼有非常大的尺寸效應(yīng)， 海外選用爐外精煉、持續(xù)高溫?cái)U(kuò)散退火、等向煅造等工序，以提升其尺寸效應(yīng)，減少Cr和Mo的成分偏析，中國(guó)大多采用電渣重熔等工序。
在我國(guó)研發(fā) 了很多強(qiáng)韌性好、耐熱性強(qiáng)的擠壓成型用熱作模具鋼。一些鋼要在海外鉬系3Cr3Mo3V鋼和鉻系H13鋼的前提下建立起來(lái)，并且在細(xì)晶強(qiáng)化方面有著一定特點(diǎn)，如 HMI(3Cr3Mo3W2V)、 TM(4Cr3Mo2WMnVNb) 、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、Y10(4Cr5Mo2SiV1)、HD2(4Cr3Mo2VNiNbB)、 012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl) 等鋼。這種鋼在維持比較好的強(qiáng)韌性環(huán)境下，具備強(qiáng)的其耐熱性，各自用以制作熱擠壓模、精鍛模、稀有金屬壓鑄模具等，具有良好使用效果。
在我國(guó)相關(guān)部門曾機(jī)構(gòu)一些科學(xué)研究單位及經(jīng)營(yíng)單位，選了27種世界各國(guó)運(yùn)用跟新研制的熱作模具鋼，并對(duì)基本上結(jié)構(gòu)力學(xué)性能、加工工藝性能與使用性能進(jìn)行檢測(cè)和比照，強(qiáng)調(diào)指出 出各種熱作模具的選料規(guī)則[2]。
塑料模具鋼
塑料成型用模具年產(chǎn)值已經(jīng)在模具工業(yè)產(chǎn)值中占有第一位。 中國(guó)過(guò)去無(wú)專用型塑料模具建筑用鋼。近年來(lái)在引進(jìn)國(guó)外塑料模具用鋼的與此同時(shí)，自動(dòng)研發(fā)和研發(fā)出一些新的塑料模具專用型鋼。
1 .預(yù)硬型塑料模具鋼
這類鋼在煉鋼廠通過(guò)充足鍛造后做成控制模塊，預(yù)先熱處理至規(guī)定的硬度（一般預(yù)硬至30~35RHC）后，供應(yīng)用計(jì)量單位模。 P20（即3Cr2Mo）是海外應(yīng)用最普遍的預(yù)硬塑料模具鋼，已列為在我國(guó)合金結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范，八十年代至今已經(jīng)在在我國(guó)一些加工廠廣泛采用。718是德國(guó)制造的改形 P20鋼，較P20有更大的切削性能，熱處理后能在斷面尺寸維持強(qiáng)度均勻一致，也在在我國(guó)獲得較普遍地應(yīng)用。
2. 易削預(yù)對(duì)抗
為了改善預(yù)硬塑料模具鋼被鉆削性能，可添加易削原素。國(guó)外、日本、法國(guó)都培養(yǎng)了一些易削預(yù)對(duì)抗。海外易削預(yù)對(duì)抗通常是S系，也是有S-Se系、Ca 系。但Se價(jià)錢偏貴。S系易切削鋼的各種各樣比較大，在橫截面擴(kuò)大時(shí)，硫酸鹽的縮松較為嚴(yán)重。
在我國(guó)研制了一些硫含量易削預(yù)硬塑料模具鋼，如 8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）和S-Ca復(fù)合型易削塑料模具鋼5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）。 5NiSCa鋼使用了S-Ca復(fù)合型易削系及噴涌冶金工業(yè)，優(yōu)化了硫酸鹽的結(jié)構(gòu)、遍布和鋼的各種各樣,在剖面中硫酸鹽的分布仍較為勻稱。5NiSCa鋼 有強(qiáng)的切削性能和拋光處理性，模具強(qiáng)度為35~45HRC時(shí)，可順利開展各種各樣生產(chǎn)加工。
3. 非熱處理塑料模具鋼
這類鋼不經(jīng)過(guò)調(diào) 度解決，鍛、軋后能做到預(yù)硬強(qiáng)度，有益于節(jié)省、控制成本、減少生產(chǎn)時(shí)間。在我國(guó)開發(fā)設(shè)計(jì)的那類鋼有：中碳錳硼系風(fēng)冷馬氏體鋼、可用于制作塑料模和橡膠模；非 熱處理塑料模具鋼2Mn2CrVTiSCaRe (FT),鋼里加入S、Ca、Re作為易削原素，比S-Ca復(fù)合型系易切削鋼得到更好的鉆削性能；低碳環(huán)保MnMoVB系非熱處理馬氏體型大橫截面塑料模具 鋼（B30），鋼里加入S、Ca做為易削原素，工業(yè)生產(chǎn)試產(chǎn)說(shuō)明400mm厚方坯熱扎后風(fēng)冷，強(qiáng)度沿橫截面遍布較勻稱[14]。
4 .時(shí)效硬化鋼
在我國(guó)開發(fā)設(shè)計(jì)了幾種低鎳時(shí)效硬化鋼，這種鋼經(jīng)熱處理之后進(jìn)行機(jī)械加工制造，再經(jīng)過(guò)時(shí)效性，根據(jù)進(jìn)行析出金屬間化合物提高硬度，熱處理工藝后變型不大。時(shí) 效硬底化鋼適合制做高精密塑料模具、全透明塑料用模具等。
這類鋼有25CrNi3MoAl[3]、10Ni3Mn2AlCu（PMS）和06Ni6CrMoVTiAl等鋼。這種鋼經(jīng)熱處理后，強(qiáng)度為20~30HRC，可以進(jìn)行機(jī)械加工制造，再經(jīng)過(guò)時(shí)效性，強(qiáng)度可以達(dá)到38~42HRC、。
5. 耐腐蝕塑料模具鋼
塑料產(chǎn)品以化學(xué)性能浸蝕塑料為主要原料時(shí)，模具需具備耐腐蝕性能，一般采用耐蝕鋼生產(chǎn)制造模具，這時(shí)還規(guī)定有良好的耐磨性能。常見(jiàn)的 鋼材牌號(hào)為4Cr13(420)、9Cr18、17-4PH。PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)是中國(guó)研發(fā)的一種耐腐蝕塑料模具鋼，有良好的綜合性結(jié)構(gòu)力學(xué)性能良 好一點(diǎn)的抗蝕性。
硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金要用粉未冶金方式生產(chǎn)制造的一類。硬質(zhì)合金的硬度非常高、耐磨損 性強(qiáng)，有強(qiáng)的彈性模具和強(qiáng)的應(yīng)用操作溫度。用于制作一些模具，模具使用期限可以提高多倍、數(shù)十倍之上。但硬質(zhì)合金較脆，抗拉強(qiáng)度和柔韌性較弱，而且不能開展機(jī)械設(shè)備 生產(chǎn)加工。硬質(zhì)合金做為模具原材料，主要運(yùn)用于金屬拉絲模具、受撞擊力比較小的冷擠和冷沖模具等?，F(xiàn)階段,在我國(guó)已可生產(chǎn)各種型號(hào)的硬質(zhì)合金，大部分能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的必須。
為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造集成電路芯片使用的小型、電子計(jì)算機(jī)使用的點(diǎn)陣式打印針、高精密工模具等必須，近些年，世界各國(guó)都研發(fā)出一些納米微晶（WC晶體小 于1μm）和極細(xì)晶體硬質(zhì)合金（WC晶體低于0.6μm）,傳統(tǒng)硬質(zhì)合金中，WC晶粒尺寸為1.3～1.5μm。極細(xì)晶體硬質(zhì)合金填補(bǔ)了基本硬質(zhì)合金的 很多不夠，增加了其應(yīng)用領(lǐng)域，在生產(chǎn)耐磨損抗沖擊工模等多個(gè)方面取得了良好的實(shí)際效果。在我國(guó)一些科學(xué)研究單位及硬質(zhì)合金廠已研發(fā)出多種多樣型號(hào)的納米微晶硬質(zhì)合金刀具和極細(xì)晶體硬質(zhì)的 鋁合金。開發(fā)設(shè)計(jì)高性能極細(xì)晶體硬質(zhì)合金刀具現(xiàn)階段仍然是硬質(zhì)合金刀具科學(xué)研究熱門話題。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具要以滲碳體為硬質(zhì)的相，鋼作粘合相產(chǎn)生復(fù)合材 料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具有較好的耐磨性能，其強(qiáng)度和延展性一般高過(guò)硬質(zhì)合金刀具，并具有可熱處理工藝性、可切削加工性、可鍛性和可鍛性這樣一些加工工藝性能。模具是鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具 的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在我國(guó)于60年代初研發(fā)這些材料，已研制開發(fā)成多種多樣型號(hào)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具，作為模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具，硬質(zhì)的相一般是用TiC和WC，鋼的基材關(guān)鍵采 用合金結(jié)構(gòu)鋼鉬鋼、中高級(jí)合金結(jié)構(gòu)鋼或彈簧鋼，如TiC系GT35、R5、D1、T1和WC系TLMW50、GW50、GJW50。鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具已用以制 作冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁件摸、拉絲模具、熱鐓模等。
粉末冶金技術(shù)發(fā)展和熱等靜壓的使用，造成七十年代無(wú)縮松粉末狀快速 鋼的生產(chǎn)與應(yīng)用，其核心特征是強(qiáng)韌性、可切削性、等抗逆性、熱處理方法耐熱性好于一般彈簧鋼，且有非常高的使用期。之后用其技術(shù)性生產(chǎn)制造基本加工工藝沒(méi)法制造的高碳鋼 高釩超耐磨冷模具鋼，這類鋼有良好的切削加工性和切削性能，并有良好的延展性，制作而成的模具使用期限與一些硬質(zhì)合金刀具相仿。海外已生產(chǎn)制造多種多樣型號(hào)的粉未冶金超耐磨 冷模具鋼，中國(guó)尚少科學(xué)研究。
模具熱處理工藝
模具制造出來(lái)的成本相對(duì)高，特別是一些高精密繁雜的沖壓模具、塑料模具、壓鑄模具等。采 用熱處理設(shè)備提升模具的應(yīng)用性能，能夠大大提高模具使用壽命，有顯著的經(jīng)濟(jì)收益，在我國(guó)模具技術(shù)性工作人員十分重視模具熱處理設(shè)備的高速發(fā)展。
1.熱處理加工
模具鋼經(jīng)熱處理加工后有較好的表面情況，變型小。與空氣中的熱處理較為，真空泵油淬后模具表面硬底化較為勻稱，并且 偏高一些，原因是真空加熱時(shí)，模具鋼表面呈活力情況，不滲碳，不會(huì)產(chǎn)生阻攔制冷的氧化層。在真空泵下加溫，鋼的表面有除氣實(shí)際效果，因此具有很高的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能， 爐膛內(nèi)真空值越大，抗拉強(qiáng)度越大。真空淬火后，鋼的沖擊韌性逐步提高，模具使用壽命比基本加工工藝普遍提高40%~400%，甚至更多。冷工模具真空淬火技術(shù)性已得到 較廣泛應(yīng)用。
2. 深冷處理
近年的科研工作說(shuō)明，模具鋼經(jīng)深冷處理（-196℃），能提高其結(jié)構(gòu)力學(xué)性 能，一些模具經(jīng)深冷處理后明顯提升了使用期限。模具鋼的制氫還可以在熱處理和回火工藝流程之間， 還可在熱處理回火之后再進(jìn)行深冷處理。若是在熱處理、回火后鋼中仍保存有殘余奧氏體，即在深冷處理后仍然需要再進(jìn)行一次回火。深冷處理能夠提高鋼的耐磨性和抗回火穩(wěn) 判定。深冷處理不但用以冷工模具，可用于熱作模具和硬質(zhì)合金刀具。深冷處理技術(shù)性已越來(lái)越受模具熱處理工藝工作人員的高度關(guān)注，已研發(fā)出專用型深冷處理機(jī)器設(shè)備。差異鋼材牌號(hào)在 制氫過(guò)程的組織變化以及微觀機(jī)制及其對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能產(chǎn)生的影響，有待進(jìn)一步研究。
3. 模具的高溫淬火和減溫?zé)崽幚?/p>
一些熱作模具鋼，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，選用高過(guò)基本熱處理溫度加溫?zé)崽幚恚軌驕p少鋼中滲碳體的總數(shù)、改進(jìn)其形狀和分 布，使固溶解于馬氏體中碳的遍布均勻化，熱處理后可以從鋼中獲得更多呂板奧氏體，提高沖擊韌性和冷熱交替疲憊抵抗力，進(jìn)而增加模具使用期限。比如3Cr2W8V鋼 制成的一種擠壓成型模具，基本熱處理溫度為1080~1120℃，回火溫度為560~580℃。當(dāng)熱處理溫度提高至1200℃，回火溫度為680℃（2次），模具 使用壽命提升了多倍。
W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V彈簧鋼和Cr12MoV等高合金冷工模具鋼，可適當(dāng)調(diào)整其熱處理溫度，以提升其塑韌 性，降低延性干裂趨向，進(jìn)而提升模具使用壽命。比如W6Mo5Cr4V2的熱處理溫度可以選用1140~1160℃。
4 .化學(xué)熱處理
化學(xué)熱處理可以有效地提升模具表面的耐磨性能、耐腐蝕性、抗牙齒咬合、抗氧化等性能。絕大多數(shù)的有機(jī)化學(xué)熱處理方法都可用以 模具鋼的表面解決。
科研工作說(shuō)明，高碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼與立高碳鋼鐵素體不銹鋼都可開展?jié)B氮或碳氮共滲。高碳鋼高合金鋼滲氮或碳氮共滲時(shí)，應(yīng)盡量 選擇相對(duì)較低的加溫溫度和比較短的保溫時(shí)間，這時(shí)可確保表面有比較多的未溶滲碳體關(guān)鍵，滲氮和碳氮共滲后，表面滲碳體呈顆粒，馬氏體總?cè)莘e也是有顯著增加，能夠增 加鋼的耐磨性能。W6Mo5Cr4V2和65Nb鋼質(zhì)模具開展?jié)B氮及其65Nb鋼質(zhì)模具真空泵滲氮后，模具的使用壽命都有明顯提升。
選用 500~650℃持續(xù)高溫回火的碳素鋼模具，都可以在小于回火溫度的范圍之內(nèi)或者在回火的同步進(jìn)行表面高頻淬火或氮碳共滲。
高頻淬火加工工藝現(xiàn)階段大多采用正離子滲 氮、高頻率高頻淬火等工序。離子滲氮可以縮短高頻淬火時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)可得到高質(zhì)量滲層。離子滲氮能提高壓鑄模具的抗蝕性、耐磨性能、耐熱疲倦性及抗黏附性能。
氮碳共滲可以從氣體介質(zhì)或液態(tài)介質(zhì)中開展，滲層延性小，共滲時(shí)間對(duì)比高頻淬火時(shí)長(zhǎng)大幅減少。壓鑄模具、熱擠壓模經(jīng)氮碳共滲后能明顯提高熱疲勞性能。氮碳共滲對(duì)冷擠壓 模、冷擠壓模、沖壓模具、拉伸模等都有非常好的運(yùn)用效果。
冷工模具和熱作模具也可以進(jìn)行硫氮或硫氮碳共滲。近年來(lái)很多科研工作都顯示希土有顯著 的催滲功效，進(jìn)而培養(yǎng)了希土氮共滲、希土氮碳共滲等新技術(shù)。
5 .滲硼和滲金屬材料
滲硼能是固態(tài)滲 硼、液態(tài)滲硼和膏藥滲硼等，運(yùn)用比較多的是固態(tài)滲硼，市場(chǎng)中已經(jīng)有固態(tài)滲硼劑供貨。固態(tài)滲硼后，表面的硬度大達(dá)1400`2800HV，耐磨性能高，耐蝕性和 抗氧化性性能都不錯(cuò)。
滲硼加工工藝主要用于各種各樣冷工模具上，因?yàn)槟湍バ阅艿奶嵘?，模具使用壽命可以提高多倍或十余倍。選用低碳鋼滲硼有時(shí)候可代替鐵素體不銹鋼制 作模具。滲硼也可應(yīng)用于熱作模具，如熱擠壓模等。
滲硼層較脆，擴(kuò)散層很薄，對(duì)滲層的承受力弱，因此，可采取硼氮共滲或硼碳氮共滲，以增強(qiáng)過(guò)渡區(qū)，使之強(qiáng)度轉(zhuǎn)變輕緩。為提升滲硼層延性，可采取硼釩、硼鋁共滲。
滲金屬材料包含滲鉻、滲釩、滲鈦等工序都可用作解決冷工和熱作模 具，在其中TD法（光熱發(fā)電滲金屬材料）已得到一些運(yùn)用，可讓模具使用壽命提升好幾倍甚至十幾倍。
6 .氣相沉積
氣相沉積按產(chǎn)生的原理，分成物理氣相沉積(PVD)和干法刻蝕(CVD)。
PVD分成真空蒸鍍、吸附鍍和等離子噴涂。等離子噴涂是蒸鍍和磁控濺射鍍 結(jié)合的技術(shù)性，正離子鍍晶具備粘合力強(qiáng)、均鍍功能好、被鍍基體和涂層原材料能夠普遍組合等特點(diǎn)，所以得到較廣泛應(yīng)用。近些年多弧離子鍍受到人們的高度重視。 如今在模具上運(yùn)用比較多的是等離子噴涂TiN，這類膜不但硬度大并且膜柔韌性好、結(jié)合性強(qiáng)、耐熱。在TiN前提下發(fā)展起來(lái)多元化膜，如 (TiAl)N、(TiCr)N等，性能好于TiN，是一類更有前景的新式塑料薄膜。
CVD要用化學(xué)法使反映汽體在主要材料表面產(chǎn)生有機(jī)化學(xué)反 應(yīng)產(chǎn)生覆蓋（TiC、TiN）的辦法。CVD有多種方法。一般，CVD反應(yīng)溫度在900℃左右，覆層強(qiáng)度做到2000HV之上，但強(qiáng)的溫度容易導(dǎo)致產(chǎn)品工件 變型，沖積物頁(yè)面易出現(xiàn)反映。發(fā)展趨向是控制溫度，開發(fā)新的鍍層成份。比如，金屬材料有機(jī)物CVD(MOCVD)，激光器CVD(LCVD)，低溫等離子 CVD(PCVD)等。
7 .較高能束熱處理工藝
較高能束熱處理工藝的熱原就是指激光器、離子束、電子束等。他們共通的 特征就是：提供原材料表面功率最少103W/㎝2。它們一同特征是：加熱效率快，加溫總面積可根據(jù)實(shí)際情況挑選，產(chǎn)品形變小，不用冷卻介質(zhì)，解決環(huán)境衛(wèi)生， 可控性性能好，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化解決。世界各國(guó)對(duì)高能量束熱處理工藝的基本原理、工藝等均資金投入比較多的科學(xué)研究，較為成熟的是激光器改變硬底化、超小型離子束處理中等水平輸出功率正離子注 入，并且在提升模具使用壽命層面贏得了運(yùn)用。
未來(lái)展望與建議
可以認(rèn)為，在我國(guó)已設(shè)立了較完整的模具用料系列產(chǎn)品，其中一些模具原材料 的性能出色，做到國(guó)際先進(jìn)水平。在我國(guó)模具熱處理工藝的研究與開發(fā)也可以與國(guó)外同歩，一些新的模具熱處理設(shè)備在或多或少中得到宣傳推廣運(yùn)用。
對(duì)于存有 問(wèn)題，對(duì)以后在我國(guó)模具用材料及模具熱處理設(shè)備的高速發(fā)展，提出如下提議：
1. 加快模具鋼制造的產(chǎn)品化、精飼料化及模具鋼經(jīng)銷商的商業(yè)化。
我國(guó)每年模具建筑用鋼超出20萬(wàn)噸級(jí)，且逐年遞增。近年來(lái)，海外模具鋼的出口量，約為模具鋼需求量的1/3，呈逐步增加發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵問(wèn)題是中國(guó)模具鋼品種規(guī)格型號(hào)偏少， 模具鋼制造的產(chǎn)品化、精飼料化及經(jīng)銷商的商業(yè)化程度低。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，冶金行業(yè)供貨經(jīng)機(jī)械加工的模具鋼產(chǎn)品已超50~60%，而我國(guó)80%以上模具鋼仍 以黑皮膚棒材供應(yīng)。越來(lái)越多模具生產(chǎn)廠點(diǎn)規(guī)定在模具設(shè)計(jì)方案結(jié)束后，模具鋼供貨生產(chǎn)商能快速給予需要建筑鋼材，降低庫(kù)存量建筑鋼材總數(shù)，減少模具制作周期時(shí)間。中國(guó)鋼材制造業(yè)企業(yè)尚 不適合這一產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制，這也是進(jìn)口的模具鋼材在我國(guó)日益擴(kuò)張的主要原因。
2. 大力發(fā)展運(yùn)用性能優(yōu)質(zhì)的新式模具鋼逐步完善模具鋼鋼材牌號(hào)系列產(chǎn)品
在我國(guó)已研發(fā)出許多有一定特點(diǎn)的新式模具鋼，其中一些鋼的性能出色，達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類鋼的水準(zhǔn)。但是這些新鋼推廣數(shù)量及應(yīng)用領(lǐng)域太小了，原因是隨著我國(guó) 模具鋼生產(chǎn)并未走產(chǎn)品化、精飼料變的路面而經(jīng)銷商方法不適合商品交易市場(chǎng)的需求，克服了各種問(wèn)題，這種性能優(yōu)良的新式模具鋼有遼闊的推廣前景，可能產(chǎn)生巨大的經(jīng) 濟(jì)經(jīng)濟(jì)效益。
我國(guó)有了較完整的模具鋼系列產(chǎn)品，有待不斷提升其品質(zhì)，擴(kuò)張運(yùn)用，在運(yùn)用中進(jìn)一步存優(yōu)去劣。與此同時(shí)，有選擇地開發(fā)設(shè)計(jì)優(yōu)秀模具鋼，健全 我國(guó)的模具鋼系列產(chǎn)品，比如開發(fā)設(shè)計(jì)粉未冶金模具鋼，多元化易削系塑膠模具鋼，創(chuàng)建夾層玻璃、瓷器，保溫磚和地板磚等成型模具建筑用鋼系列等
3. 進(jìn)一步提高模具鋼的品質(zhì)
在我國(guó)某些特殊煉鋼廠已選用一個(gè)新的冶金機(jī)械和工藝生產(chǎn)模具鋼，如爐外精煉、真空冶煉、快鍛機(jī)和精鍛機(jī)等，一些模具鋼的質(zhì) 量有大大提高，如D2、P20等鋼已大批量出入口，出入口產(chǎn)品品質(zhì)能夠達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一直在努力提升模具鋼的純度、致密性、均勻度和品質(zhì) 可靠性。海外有些企業(yè)要求在高純模具鋼中[O]?10ppm，[H]? 2ppm，S?50ppm，由于鋼的純度的進(jìn)一步提高能夠明顯提升鋼的韌性疲憊性能。對(duì)大中型模具還必須使用真空泵除氣、持續(xù)高溫?cái)U(kuò)散退火，降低合金元素的偏 析，并用等向鍛選加工工藝，提升等抗逆性，使模具鋼的橫著和厚方向的可塑性和韌度做到豎向的80~90%之上。在我國(guó)還需要在這些方面進(jìn)一步做好工作。
4. 提升優(yōu)秀模具熱處理設(shè)備推廣及應(yīng)用
模具的可控氣氛熱處理工藝與熱處理加工應(yīng)進(jìn)一步得到發(fā)展、宣傳推廣運(yùn)用。一些切實(shí)可行的模具表面 熱處理設(shè)備，應(yīng)健全其加工工藝，提升其宣傳推廣運(yùn)用。提升武器裝備工藝材料的制造水準(zhǔn)，提升熱處理工藝專業(yè)廠的建立。
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