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程中被加熱，因此在高溫下仍需保持較高的強度和耐磨性。
在一般的熱處理技術(shù)標準中，硬度要求往往只寫明，其他性能指標沒有明確提出。其他性能指標只隱含在熱模的前提下。這些指標在實際生產(chǎn)過程中的實現(xiàn)需要控制過程。
在熱處理過程中，由于加熱溫度和保溫時間不足，模具鋼中的合金元素奧氏體不足，淬火回火組織回火不足，耐高溫強度不足，紅硬度差，模具開裂、早期開裂、變形等缺陷。
目前，以硬度為標準的外加工合作熱處理熱作模具的現(xiàn)象非常普遍。必須通過控制生產(chǎn)過程，使工件保溫充分，熱處理過程以滿足紅硬度為標準，不僅認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工藝:
1) 使用一段時間后，壓鑄模具補充軟氮化；
2) 使用一段時間后，壓鑄模應(yīng)進行低于回火溫度的去應(yīng)力處理；
3) 鍛模在使用一段時間后進行去應(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程中，加熱速度是一個非常重要的參數(shù)，通常應(yīng)采用緩慢的加熱方法，加熱速度小于120℃/h，可減少加熱過程中工件變形，防止淬火開裂。
在實際生產(chǎn)中，采用分段加熱法控制加熱速度，達到緩慢加熱的效果。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)熱時間必須長于最終奧氏體化。
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的細球化體或超細晶粒碳化物。目前，我國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。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，顆粒細小，形狀圓潤。
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低，加工后表面光潔度過差，可補充調(diào)質(zhì)成硬度為183~229 HB細球化體組織能顯著提高表面加工質(zhì)量。對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，無淬裂。
⑷鋁合金壓鑄模采用滲氮表面強化時，應(yīng)采用調(diào)質(zhì)工藝進行預(yù)強化處理。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)強化。精加工前進行調(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
箱爐淬火加熱
淬火
介質(zhì)
回火溫度（℃）
回火時間（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
雙重熱處理
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，工件應(yīng)涂保護涂料或通入保護氣(氮氣) 甲醇）；
② 加熱時間有預(yù)熱工藝，采用下限值，不采用上限值；
③ 加熱鹽浴爐時，加熱溫度比箱式爐電阻爐低10~20℃
④ 鹽浴爐加熱時的加熱系數(shù)取箱式爐電阻爐加熱系數(shù)的1/2。
6. 為什么T8加熱容易過熱？
6. 為什么T8加熱容易過熱？
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鋼淬火加熱時組織內(nèi)無過量碳化物，甚至加熱溫度較低(780~790 ℃）晶粒易生長，淬火加熱過熱敏感性大，使用韌性差，耐磨性差。而過共析鋼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，加熱時能獲得比較小的晶粒，淬火時過熱敏感性小，熱處理可得到較高的強度和一定的韌性。這就是T10A 鋼材應(yīng)用普遍的原因。碳含量超過1.1 %過共析鋼T12A碳化物過多，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，使鋼的力學性能惡化。但對韌性要求不高，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械加工后進行400次℃取而代之的是回火溫度，實踐證明，冷處理也能達到穩(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，將沿著條狀的α晶界沉淀碳化物，在這里聚集生長，降低鋼的沖擊韌性，產(chǎn)生貝氏體脆性。為避免貝氏體脆性 , 提高淬火冷卻強度，防止工件在高溫下進入回火過程，并盡量避免在淬火過程中在貝氏體溫度之間進行分級或等溫處理。為防止開裂，必須在分級處理過程中盡可能縮短分級等溫時間。如果分級時間確保工件表面和心臟溫度一致，則轉(zhuǎn)為冷卻過程。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械加工后進行400次℃取而代之的是回火溫度，實踐證明，冷處理也能達到穩(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，隨著冷沖壓和冷軋加工中各種機械的高速復(fù)雜性，對模具使用壽命的要求越來越高。一般常用的碳工具鋼和合金工具鋼在強度和耐磨性方面都不能滿足要求，因此 選用高速鋼來制作這些模具。但是經(jīng)過常規(guī)刀具熱處理工藝處理的高速鋼，最大缺點在于韌性不高，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)過試驗證明：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?；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，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還能細化晶粒，使鋼獲得較好的韌性并減小過熱敏感性，正常情況，希望獲得均勻分布的細小碳化物，但熱加工不當時易成網(wǎng)狀，使鋼韌性變差，易于崩落，降低模具壽命。所以應(yīng)嚴格控制熱加工工藝。當原材料網(wǎng)狀碳化物嚴重時，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，鍛后有較嚴重的網(wǎng)狀碳化物析出，則在球化退火之前應(yīng)進行一次正火處理，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，強韌性明顯提高。CrWMn 鋼的淬透性特點是波動范圍大，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的溫度時沒有采用正確的冷卻工藝，應(yīng)該首先快冷到700℃以下，再進行退火處理，反而是采用(Ar1～Acm溫度范圍)進行余熱退火處理。由于鍛造溫度加熱溫度過高，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%，形成的碳化物細小，不容易檢查。往往容易忽略。加上市場價格的競爭，往往不會采用高溫正火等工序來消除，這種組織就遺傳給最終熱處理。
碳化物M23C6在900℃以上開始溶解，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，同時使淬火硬度也會降低。具有這種組織模具的使用壽命很低，一般以早期開裂為主，開裂形式是碎裂成多塊。
12. 模具鋼能否使用保護氣氛加熱進行熱處理？
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。很少采用少無氧化的保護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，另一方面是保護氣體的選用問題。
例如：5CrMnMo等中溫加熱處理的模具采用箱式爐（或室式爐）進行淬火加熱，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。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)實踐中這種情況相當普遍，一些鍛型模具的熱疲勞裂紋，實際就是由于滲碳而引起。
在實際生產(chǎn)中可以采用甲醇滴注式氣體作為保護氣體來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間在4～6h時，脫碳層小于0.6mm。使用甲醇氣體時注意在720℃以下溫度不要通入，防止引起爐內(nèi)氣體爆炸。甲醇氣體的通入量從排除廢氣的火苗高度來判別，一般在100～200mm就可以了。過小的通入量，氣氛的還原性不夠，雖然出爐的工件不會氧化，但是會增加脫碳深度。
對模具鋼進行氮基氣氛保護淬火試驗時，發(fā)現(xiàn)1100℃ 以上加熱時，碳勢控制不穩(wěn)，甚至出現(xiàn)碳勢急劇下降現(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 冷作模具鋼的保護氣氛，仍然可以選用甲醇氣體。
13. 模具鋼尺寸在≥200mm時，如何確定其回火時間？
答：大多資料推薦回火2h或沒有說明回火時間，推薦的保溫時間在生產(chǎn)實踐中應(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間，如果按照在儀表到溫時即開始計算時間，對于大型模具如果保溫2h顯然是不夠的，稍大一點的模具就不能透燒。
高、中合金模具鋼在電阻爐中于520～650℃左右加熱時，單件加熱到溫的加熱時間約1min/mm，直徑或厚度為200毫米的模具，在有循環(huán)風機或無循環(huán)風機的情況控制儀表到溫后加熱時間需要150～200min的透燒時間，保溫120分，回火時間共需5～6h。如果考慮多件裝爐時，應(yīng)根據(jù)模具之間的間距考慮間隔系數(shù)。間隔系數(shù)只考慮在加熱時間內(nèi)，不包括保溫時間。如直徑?200mm的模具間距100mm裝爐系數(shù)按1.5min/mm，加熱時間，則應(yīng)為200min×1.5min/mm ，加上保溫2h總回火時間 8 h。對于模具厚度在100～200mm尺寸，散放多件裝爐，高溫回火時間需要在5～8h之間調(diào)整。也可以參照按模具厚度或直徑以25～30mm/h的方法計算總回火時間。end