答：熱模具包括熱鍛模具、壓鑄模具和熱擠壓模具。由于高溫金屬在工作過(guò)程中被加熱，因此在高溫下仍需保持較高的強(qiáng)度和耐磨性。
在一般的熱處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，硬度要求往往只寫(xiě)明，其他性能指標(biāo)沒(méi)有明確提出。其他性能指標(biāo)只隱含在熱模的前提下。這些指標(biāo)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)現(xiàn)需要控制過(guò)程。
在熱處理過(guò)程中，由于加熱溫度和保溫時(shí)間不足，模具鋼中的合金元素奧氏體不足，淬火回火組織回火不足，耐高溫強(qiáng)度不足，紅硬度差，模具開(kāi)裂、早期開(kāi)裂、變形等缺陷。
目前，以硬度為標(biāo)準(zhǔn)的外加工合作熱處理熱作模具的現(xiàn)象非常普遍。必須通過(guò)控制生產(chǎn)過(guò)程，使工件保溫充分，熱處理過(guò)程以滿足紅硬度為標(biāo)準(zhǔn)，不僅認(rèn)為符合硬度要求是合格的模具。
2.熱模服務(wù)期間要做哪些熱處理？
答:熱作模具鋼模具在使用期間的維護(hù)工藝:
1) 使用一段時(shí)間后，壓鑄模具補(bǔ)充軟氮化；
2) 使用一段時(shí)間后，壓鑄模應(yīng)進(jìn)行低于回火溫度的去應(yīng)力處理；
3) 鍛模在使用一段時(shí)間后進(jìn)行去應(yīng)力處理。
3.需要控制合金模具鋼的加熱速度嗎？
答：在熱處理淬火加熱過(guò)程中，加熱速度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，通常應(yīng)采用緩慢的加熱方法，加熱速度小于120℃/h，可減少加熱過(guò)程中工件變形，防止淬火開(kāi)裂。
在實(shí)際生產(chǎn)中，采用分段加熱法控制加熱速度，達(dá)到緩慢加熱的效果。分段原理是加熱相變Ac預(yù)熱段和相變之前Ac1后預(yù)熱段。在＜550℃低溫階段是鋼的彈性階段，大于此溫度后是塑性階段，加熱相變Ac預(yù)熱段1前保證工件Ac1相變均勻，減少相變引起的體積變化，碳鋼的預(yù)熱通常為450~550℃，550~650高合金鋼℃、820～850℃預(yù)熱兩個(gè)階段。根據(jù)加熱爐的類型和裝載量確定預(yù)熱系數(shù)，預(yù)熱時(shí)間必須長(zhǎng)于最終奧氏體化。
鹽浴爐加熱的工件必須預(yù)熱，箱式電阻爐加熱的工件必須控制加熱速度，高于150℃ /h加熱速度不合理。
4.模具鋼調(diào)質(zhì)預(yù)處理的主要作用是什么？
答:模具毛坯調(diào)質(zhì)的目的是獲得18的硬度O～320HB的細(xì)球化體或超細(xì)晶粒碳化物。目前，我國(guó)已推出多種新型鋼材，并不斷提高現(xiàn)有鋼材的冶金質(zhì)量，以滿足工模的需要。同樣，熱處理方法也有了很大的改進(jìn)。除了新設(shè)備（真空熱處理）、新技術(shù)和新技術(shù)的最終熱處理外，傳統(tǒng)的預(yù)熱處理也發(fā)生了很大的變化，引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。例如，球化退火或等溫球化退火最初常用于冷作和熱作模具，一些已改為調(diào)質(zhì)或超細(xì)化處理。為了提高淬火工藝的性能，提高淬火后的韌性，可以獲得良好的原始組織。
1)調(diào)質(zhì)處理的主要作用
⑴碳化物分布均勻，顆粒細(xì)小，形狀圓潤(rùn)。
⑵能有效克服粗大珠光體、二次碳化物網(wǎng)或輕微帶狀偏析，以及大截面模塊心部的鑄態(tài)組織。
⑶可充分消除加工后的殘余應(yīng)力，減少淬火變形。
⑷可作為預(yù)硬化處理。
2)調(diào)質(zhì)處理的典型用途
⑴碳工鋼或低合金工具鋼退火后硬度過(guò)低，加工后表面光潔度過(guò)差，可補(bǔ)充調(diào)質(zhì)成硬度為183~229 HB細(xì)球化體組織能顯著提高表面加工質(zhì)量。對(duì)40Cr、45中碳鋼調(diào)質(zhì)至260~300HB精加工后可獲得高光潔度。
⑵防止淬火開(kāi)裂
用于冷軋和校直的成型軋輥，多采用 9Cr2或Cr2.鋼材一般采用噴水淬火或用氫氧化鈉水溶液浸泡淬火。由于形狀復(fù)雜，容易淬火。例如，在精加工前，質(zhì)量調(diào)整為硬度197~229HB的細(xì)球化體既能保證良好的淬透性，又可以有效地降低淬裂傾內(nèi)。
⑶保證淬硬性
φ30mmCr2.鹽浴加熱淬火后的硬度與毛坯的預(yù)處理工藝有關(guān)。退火毛坯的淬火硬度為65~66.5HRC，平均66HRC；調(diào)質(zhì)（毛坯850℃淬油，660~680回火，229HB）淬火硬度為66~67HRC，平均66.8HRC，而且硬度高且均勻，無(wú)淬裂。
⑷鋁合金壓鑄模采用滲氮表面強(qiáng)化時(shí)，應(yīng)采用調(diào)質(zhì)工藝進(jìn)行預(yù)強(qiáng)化處理。塑料模具、沖壓有色金屬板或箔的凹模也可采用調(diào)質(zhì)預(yù)強(qiáng)化。精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)。
5.常用的模具鋼調(diào)質(zhì)預(yù)處理工藝規(guī)范是什么？
答:常用模具鋼調(diào)質(zhì)預(yù)處理典型工藝規(guī)范如表7-3:
表7-3 模具鋼調(diào)質(zhì)工藝規(guī)范
鋼 號(hào)
箱爐淬火加熱
淬火
介質(zhì)
回火溫度（℃）
回火時(shí)間（h）
硬度（HB）
加熱溫度（℃）
加熱系（min/mm）
T0A—T12A
780～880
0.8～1.0
鹽水
→油
640～680
1～2
183～207
Cr2
840～860
1.0～1.2
油
660～680
2～3
197～217
9SiC r
880～900
油
680～700
2～3
197～229
CrWMn
840～860
油
660～680
2～3
207～229
MnCrW V
840～860
油
660～680
2～
207～229
4Cr5MoSiVl
（H13）
1020±10℃
電阻爐取值
0.5～0.6
鹽浴爐取值
0.3～0.4
油
660～700
3～4
269～298
1160
油
720
雙重?zé)崽幚?/p>
1100
油
770
3～4
207～235
Cr12
870～900
油
720～750
3～4
257～269
Cr12MoV
1020～1050
油
720～750
3～4
257～269
3Cr2W 8V
1050～1080
650～680
2～3
257～269
① 電阻爐加熱時(shí)，工件應(yīng)涂保護(hù)涂料或通入保護(hù)氣(氮?dú)? 甲醇）；
② 加熱時(shí)間有預(yù)熱工藝，采用下限值，不采用上限值；
③ 加熱鹽浴爐時(shí)，加熱溫度比箱式爐電阻爐低10~20℃
④ 鹽浴爐加熱時(shí)的加熱系數(shù)取箱式爐電阻爐加熱系數(shù)的1/2。
6. 為什么T8加熱容易過(guò)熱？
6. 為什么T8加熱容易過(guò)熱？
答：用作冷模具的碳工具鋼主要包括T7A 、T10A 、T11A幾種，其中以T10A 最常用的鋼。冷模較少使用T主要原因是8鋼T8鋼淬火加熱時(shí)組織內(nèi)無(wú)過(guò)量碳化物，甚至加熱溫度較低(780~790 ℃）晶粒易生長(zhǎng)，淬火加熱過(guò)熱敏感性大，使用韌性差，耐磨性差。而過(guò)共析鋼T10A 、T11A在淬火后組織中還保留一些剩余的碳化物，可提高模具的耐磨性，加熱時(shí)能獲得比較小的晶粒，淬火時(shí)過(guò)熱敏感性小，熱處理可得到較高的強(qiáng)度和一定的韌性。這就是T10A 鋼材應(yīng)用普遍的原因。碳含量超過(guò)1.1 %過(guò)共析鋼T12A碳化物過(guò)多，顆粒粗大，組織中碳化物分布不均勻，容易形成網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀，使鋼的力學(xué)性能惡化。但對(duì)韌性要求不高，只需要高硬度和耐磨性的切邊模和剪刀，T12A 還是可以用的。
7. SKD11、SLD-如何穩(wěn)定處理8等模具鋼？
答：SKD淬火回火的熱處理工藝為：
（1）預(yù)熱500～600℃----第二次預(yù)熱820~860℃，淬火加熱980～1040℃，淬火介質(zhì)：油冷或氣淬；淬火硬度60~65HRC；
（2）預(yù)熱500～600℃----第二次預(yù)熱820~860℃，1060～1100℃，淬火介質(zhì)：油冷或氣淬；淬火硬度60~65HRC；低溫回火：180~230℃×硬度58~62~3次；高溫回火：510～520℃×硬度58~62~3次HRC；
SLD-8模具鋼是1%C-8%Cr-2%Mo-V系模具鋼，預(yù)熱500~6000℃----第二次預(yù)熱750~8000℃，淬火加熱溫度1020~104℃，淬火介質(zhì)選用氣淬；淬火硬度60~65HRC；低溫回火：150~250℃×1次，≥58HRC硬度：高溫回火：525~550℃×1次，硬度≥62HRC； 在實(shí)際使用中注意至少2~3次回火。
冷作模具鋼的穩(wěn)定處理通常采用熱處理淬火后的冷處理，然后進(jìn)行低溫回火或高溫回火。
這種冷模具鋼的穩(wěn)定處理通常采用熱處理淬火后的冷處理，然后進(jìn)行低溫回火或高溫回火。線切割工件必須在高溫下回火。冷處理溫度≤-120℃，采用液氮冷卻介質(zhì)。充分轉(zhuǎn)化殘留奧氏體，提高使用中的尺寸穩(wěn)定性。不冷處理的工件應(yīng)在2~3次高溫回火和最終機(jī)械加工后進(jìn)行400次℃取而代之的是回火溫度，實(shí)踐證明，冷處理也能達(dá)到穩(wěn)定尺寸的效果。
8. 貝氏體組織在熱模鋼淬火中有害嗎？
答：熱作模具鋼應(yīng)先淬火馬氏體組織，溫回火獲得高韌性等性能要求。如果在淬火組織中存在貝氏體，在高溫回火時(shí)，將沿著條狀的α晶界沉淀碳化物，在這里聚集生長(zhǎng)，降低鋼的沖擊韌性，產(chǎn)生貝氏體脆性。為避免貝氏體脆性 , 提高淬火冷卻強(qiáng)度，防止工件在高溫下進(jìn)入回火過(guò)程，并盡量避免在淬火過(guò)程中在貝氏體溫度之間進(jìn)行分級(jí)或等溫處理。為防止開(kāi)裂，必須在分級(jí)處理過(guò)程中盡可能縮短分級(jí)等溫時(shí)間。如果分級(jí)時(shí)間確保工件表面和心臟溫度一致，則轉(zhuǎn)為冷卻過(guò)程。淬火后組織中的貝氏體量限制在15 %以下?！?20℃×硬度58~62~3次HRC；
SLD-8模具鋼是1%C-8%Cr-2%Mo-V熱處理工藝為：預(yù)熱500~500℃----第二次預(yù)熱750~8000℃，淬火加熱溫度1020~104℃，淬火介質(zhì)選用氣淬；淬火硬度60~65HRC；低溫回火：150~250℃×1次，≥58HRC硬度：高溫回火：525~550℃×1次，硬度≥62HRC； 在實(shí)際使用中注意至少2~3次回火。
冷作模具鋼的穩(wěn)定處理通常采用熱處理淬火后的冷處理，然后進(jìn)行低溫回火或高溫回火。
這種冷模具鋼的穩(wěn)定處理通常采用熱處理淬火后的冷處理，然后進(jìn)行低溫回火或高溫回火。線切割工件必須在高溫下回火。冷處理溫度≤-120℃，采用液氮冷卻介質(zhì)。充分轉(zhuǎn)化殘留奧氏體，提高使用中的尺寸穩(wěn)定性。不冷處理的工件應(yīng)在2~3次高溫回火和最終機(jī)械加工后進(jìn)行400次℃取而代之的是回火溫度，實(shí)踐證明，冷處理也能達(dá)到穩(wěn)定尺寸的效果。
9. 奧氏體化加熱的高速鋼作為模具的熱處理溫度是多少？
答:常用高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V注意在刀具上使用。近年來(lái)，隨著冷沖壓和冷軋加工中各種機(jī)械的高速?gòu)?fù)雜性，對(duì)模具使用壽命的要求越來(lái)越高。一般常用的碳工具鋼和合金工具鋼在強(qiáng)度和耐磨性方面都不能滿足要求，因此 選用高速鋼來(lái)制作這些模具。但是經(jīng)過(guò)常規(guī)刀具熱處理工藝處理的高速鋼，最大缺點(diǎn)在于韌性不高，使用中容易崩刃或斷裂。為了提高韌性，首先考慮用降低高速鋼的淬火加熱溫度和回火溫度，來(lái)使之滿足工作上的要求，在常溫下使用的冷作模具，其耐磨性能及韌性要比熱硬性更重要，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明：降低溫度淬火處理正是提高韌性并保持耐磨性的有效手段。
由于高合金化的緣故加熱降低不能太多，否則出現(xiàn)淬火硬度低的現(xiàn)象，一般通過(guò)兩次預(yù)熱：600℃一次預(yù)熱，鹽浴爐的預(yù)熱加熱系數(shù)ａ=1～2min/mm，830℃二次預(yù)熱，鹽浴爐的預(yù)熱加熱系數(shù)ａ=0.4～0.5min/mm，最終奧氏體化的溫度分別是：W18Cr4V淬火加熱溫度1200～1240℃，W6Mo5Cr4V2淬火加熱溫度1800～1200℃，W9Mo3Cr4V （Ac1≈835，℃Ac3≈875℃）淬火加熱溫度1800～1200℃，鹽浴爐的預(yù)熱加熱系數(shù)ａ=0.2～0.3min/mm，裝量一般不要太多，防止加熱不均勻，淬火冷卻可以采用油冷或者高壓氣淬；晶粒度在10～10.5級(jí)?；鼗饻囟瓤梢栽?50～590℃之間根據(jù)硬度值需要選擇?；鼗鸫螖?shù)2～3次。硬度控制在60～62HRC之間比較理想。
10. CrWMn鋼熱加工時(shí)容易出現(xiàn)何種缺陷組織？
答：CrWMn鋼具有高的淬透性，工件尺寸在?40～?50mm以下時(shí)，在油中可以淬透，因含有W，在淬火和低溫回火后含有較多的碳化物，具有較高的硬度和耐磨性。 W還能細(xì)化晶粒，使鋼獲得較好的韌性并減小過(guò)熱敏感性，正常情況，希望獲得均勻分布的細(xì)小碳化物，但熱加工不當(dāng)時(shí)易成網(wǎng)狀，使鋼韌性變差，易于崩落，降低模具壽命。所以應(yīng)嚴(yán)格控制熱加工工藝。當(dāng)原材料網(wǎng)狀碳化物嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)反復(fù)鍛造，破壞網(wǎng)狀，并快冷至650～700℃ 后緩冷，以防再形成網(wǎng)狀。
CrWMn鋼的熱處理工藝：
1）退火工藝：
2. CrWMn鋼鍛造后均需要等溫球化退火處理，退火加熱溫度：790～830℃，等溫溫度700～720℃，退火后的組織比較均勻，退火硬度約為255～207HBS。由于CrWMn鍛后易成網(wǎng)狀的特點(diǎn)，鍛后有較嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物析出，則在球化退火之前應(yīng)進(jìn)行一次正火處理，正火溫度為 930～950℃，然后空冷。
2）淬火工藝：
淬火加熱溫度820～540℃，保溫時(shí)間根據(jù)不同爐型以及裝爐量確定。油淬硬度為63～65HRC，直徑φ40～φ50mm的鋼件油中可以淬透。CrWMn鋼經(jīng)860℃加熱、280℃等溫淬火后，強(qiáng)韌性明顯提高。CrWMn 鋼的淬透性特點(diǎn)是波動(dòng)范圍大，通常直徑φ40～φ50mm的鋼件油中可以淬透。
3）回火工藝：
回火溫度160～200℃，回火硬度60～62HRC。
11. 模具鋼中反常組織是什么原因引起的？
答：反常組織工件在奧氏體化加熱后緩慢冷卻，在冷卻組織中出現(xiàn)晶界網(wǎng)狀碳化物和包圍這個(gè)網(wǎng)狀碳化物的鐵素體組織。在熱作模具鋼3Cr2W8、H13中在鍛造之后采用停鍛時(shí)的溫度時(shí)沒(méi)有采用正確的冷卻工藝，應(yīng)該首先快冷到700℃以下，再進(jìn)行退火處理，反而是采用(Ar1～Acm溫度范圍)進(jìn)行余熱退火處理。由于鍛造溫度加熱溫度過(guò)高，高溫奧氏體化加熱充分，合金碳化物溶解完全，在緊接著的余熱退火保溫過(guò)程中，奧氏體中合金碳化物析出，析出的碳化物在晶界聚集長(zhǎng)大，形成網(wǎng)狀碳化物，并造成碳化物與晶粒之間形成貧合金、貧碳的鐵素體帶，即反常組織。碳化物形式有M2C、M23C6。
熱作模具鋼的碳含量3Cr2W8、H13分別在0.30%～0.40%，0.32%～0.4%，形成的碳化物細(xì)小，不容易檢查。往往容易忽略。加上市場(chǎng)價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)，往往不會(huì)采用高溫正火等工序來(lái)消除，這種組織就遺傳給最終熱處理。
碳化物M23C6在900℃以上開(kāi)始溶解，1100℃基本溶解完全固溶于奧氏體中，M2C只能在1150～1200℃的溫度部分溶解于奧氏體中，熱處理淬火后網(wǎng)狀碳化物遺留下來(lái)，同時(shí)使淬火硬度也會(huì)降低。具有這種組織模具的使用壽命很低，一般以早期開(kāi)裂為主，開(kāi)裂形式是碎裂成多塊。
12. 模具鋼能否使用保護(hù)氣氛加熱進(jìn)行熱處理？
答：模具鋼中有高碳類、中碳類，熱處理加熱溫度有中溫和高溫。目前采用熱處理的爐型主要有中、高溫箱式電阻爐、鹽浴爐、真空爐。很少采用少無(wú)氧化的保護(hù)氣氛爐做模具鋼的熱處理。一方面是加熱元件和耐熱鋼合金的壽命短，另一方面是保護(hù)氣體的選用問(wèn)題。
例如：5CrMnMo等中溫加熱處理的模具采用箱式爐（或室式爐）進(jìn)行淬火加熱，為了避免氧化、脫碳，一般采用裝箱加熱，使用木炭或舊滲碳劑填充保護(hù)。這樣可能造成模具表面滲碳。滲碳除了掩蓋了模具本身的真實(shí)硬度外，主要缺陷還是極容易產(chǎn)生表面熱疲勞裂紋，異致早期脆裂或壽命降低，生產(chǎn)實(shí)踐中這種情況相當(dāng)普遍，一些鍛型模具的熱疲勞裂紋，實(shí)際就是由于滲碳而引起。
在實(shí)際生產(chǎn)中可以采用甲醇滴注式氣體作為保護(hù)氣體來(lái)處理中碳合金鋼模具，例如：H13、H11、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo等，熱處理奧氏體化加熱時(shí)間在4～6h時(shí)，脫碳層小于0.6mm。使用甲醇?xì)怏w時(shí)注意在720℃以下溫度不要通入，防止引起爐內(nèi)氣體爆炸。甲醇?xì)怏w的通入量從排除廢氣的火苗高度來(lái)判別，一般在100～200mm就可以了。過(guò)小的通入量，氣氛的還原性不夠，雖然出爐的工件不會(huì)氧化，但是會(huì)增加脫碳深度。
對(duì)模具鋼進(jìn)行氮基氣氛保護(hù)淬火試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1100℃ 以上加熱時(shí)，碳勢(shì)控制不穩(wěn)，甚至出現(xiàn)碳勢(shì)急劇下降現(xiàn)象。因此氮基氣氛熱處理使用溫度應(yīng)控制在1050℃以下為宜。
至于高碳合金模具鋼，例如Cr12型 冷作模具鋼的保護(hù)氣氛，仍然可以選用甲醇?xì)怏w。
13. 模具鋼尺寸在≥200mm時(shí)，如何確定其回火時(shí)間？
答：大多資料推薦回火2h或沒(méi)有說(shuō)明回火時(shí)間，推薦的保溫時(shí)間在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)該做比較的的修正，資料中的數(shù)據(jù)應(yīng)該是指模具表面以及心不均到溫后的保溫時(shí)間，如果按照在儀表到溫時(shí)即開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，對(duì)于大型模具如果保溫2h顯然是不夠的，稍大一點(diǎn)的模具就不能透燒。
高、中合金模具鋼在電阻爐中于520～650℃左右加熱時(shí)，單件加熱到溫的加熱時(shí)間約1min/mm，直徑或厚度為200毫米的模具，在有循環(huán)風(fēng)機(jī)或無(wú)循環(huán)風(fēng)機(jī)的情況控制儀表到溫后加熱時(shí)間需要150～200min的透燒時(shí)間，保溫120分，回火時(shí)間共需5～6h。如果考慮多件裝爐時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具之間的間距考慮間隔系數(shù)。間隔系數(shù)只考慮在加熱時(shí)間內(nèi)，不包括保溫時(shí)間。如直徑?200mm的模具間距100mm裝爐系數(shù)按1.5min/mm，加熱時(shí)間，則應(yīng)為200min×1.5min/mm ，加上保溫2h總回火時(shí)間 8 h。對(duì)于模具厚度在100～200mm尺寸，散放多件裝爐，高溫回火時(shí)間需要在5～8h之間調(diào)整。也可以參照按模具厚度或直徑以25～30mm/h的方法計(jì)算總回火時(shí)間。end