模具钢的热处理与表面处理技术
尚菊根江铃控股有限公司
【摘要】目前，随着工业技术的发展迅速，我国的模具工业也发展的十分循序，其总产值仅次于日本和美国，列世界第三位。然而即使这样，依然难以满足国内的市场需求，并且同发达国家相比，我国的模具技术和寿命还有一定的差距。本文主要选曲了目前广泛应用于生产的两种钢，通过系统的研究其组织性能和热处理工艺质检的关系，从而提出优化现有的热处理工艺方案。对这两种钢在实际生产过程中的热处理工艺的制定具有一定的指导作用。
【关键词】模具模具寿命热处理技术
伴随工业技术的发展，国内外的制造工业为了降低生产成本、提高产品质量、生产效率以及材料的利用率以在竞争者取得优势，纷纷采用了各种新型的工艺技术。这些新工艺技术的广泛应用，极大促进了我国模具工业的发展，在较短的时间内一跃而成为仅次于日本和美国的第三大模具生产国。然而即使这样，依然难以满足现阶段的国内市场需求，并且同发达国家相比，我国的模具技术和寿命还有一定的差距。
因此，我们急需采取措施来提高国内生产的模具的寿命。可从提高模具材料性能和设计制造水平，以及采用热处理技术等方面来进行。
一、热处理对模具的性能影响模具性能会受到热处理技术的影响，因为通过热处理可以增加模具钢的韧性，从而模具的寿命就会大
模具材料及热处理试题库 一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。（×） 2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。（√） 3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。（×） 4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×） 5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√） 6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。（√） 7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。（×） 8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。（√） 9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。（×） 10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×） 11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。（√） 12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。（√）13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。（×） 14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。（√） 15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。（×）16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。（√）17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。（√）18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。（√）19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。（×）21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。（√）22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。（×）23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。（×）24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。（√）
SKD11热处理工艺 成分标准：GB/T1299-2000 化学成份：% C碳Si硅Mn锰Cr铬V钒Mo钼P磷S硫磺 1.50 0.25 0.45 1 2.0 0.35 1.00 ≤0.025 ≤0.010 特点：高碳高铬钢，高淬透性，高硬度、耐磨性及韧性极高。 用途：各种冷模，成形轧辊，剪刀，形状繁杂之冷压工具，塑胶模等。 硬度：出厂状态：HB≤255，最终热处理后HRC60°左右； A.预热处理：调质（获得稳定材料金相组织） 调质：淬火，940℃油或水冷（材料深度较大时油冷），640℃回火，硬度HRC29-33； 上海荔锋模具钢材有限公司https://www.doczj.com/doc/4b6693246.html, B.最终热处理内容如下： 1．淬火：先预热700-750℃（宜二次预热~500℃~850℃），再加热至1000-1040℃，在静止空气中冷却，如钢具尺寸在6寸以上则加热至980-1030℃在油中淬硬更佳。 2．回火：加热至150~200℃，在此温度中停留保温≥2小时，然后在空气中冷却。回火温度，保温时间及HRC硬度变化（见以下参考图）。
C、采用试验比较的方法积累经验值： SKD11 https://www.doczj.com/doc/4b6693246.html,/productinfo/detail_4_51_109.html 热处理工艺试验内容： 1．准备试棒,按以下规格数量备各零件（采用原P620-01-m01料单有误的两件坯料，棒料则按仓库现有的Cr12MoV或Cr12，但必须注明其材料牌号）； 2．在零件上作出序号标识：（1，2，3，4等）； 3．工艺路线： A、件号如（1，2）（温度调整异同各1件）：按预热处理精加工（铣或磨削）最终热处理； B、件号如（3，4）（温度调整异同各1件）：加工后最终热处理；（热处理及加工后应尽量平放，细长件应及时垂直吊放）； 4．各工序完成时请及时在附表中填写各加工后、热处理后的实际尺寸及平行度，直线度实际值等形位尺寸实际值，热处理温度及保温时间，各起始时间及详细操作过程和时间，实际硬度值,操作者姓名等内容。 附注：a、SKD11：200*20*20 4件; b、SKD11：55*55*55 4件; c、SKD11：55*55*55 4件（按图加工形状）; d、Cr12或Cr12MoV φ20*200 2件; e、Cr12或Cr12MoV 库房中现有较小规格材料2件; 资料来源：https://www.doczj.com/doc/4b6693246.html,/articleinfo/detail_5_10_365.html
常用模具材料牌号对照表 类别中国钢号通用钢号钢材特性塑胶模具钢3Cｒ2Mo P２0(美国）618（瑞典）预硬塑胶模具钢 ３Cr2NiMo718（瑞典）P20+Ｎi(美国) 超预硬塑胶模具钢 ４Ｃr13Ｓ136（瑞典)抗腐蚀塑胶模具钢 1CrNi3 ＮAK80（日本)镜面塑胶模具钢 3Cr１７Mo M30０（奥地利）耐腐蚀塑胶模具钢 五金模具钢ＣrWMn ＳＫS3（日本)不变形油钢 Cr１2 Cr12MoＶＳKD１1（日本) D３（美国) 耐磨韧性铬钢 Cr1２Ｍo1V1 Ｄ2(美国) 热作模具钢4Cr5MoSiV1SKD61（日本）通用热作模具钢 H13（美国) 840７(瑞典） 冷作模具钢?CrWMn/ＳKＳ31／1０5Ｗ／Cr6高硬度，中等淬透性，价格低廉。 20７—25５820-840 下料模、冲头、成型模、搓丝板顶出杆及小型塑料压模等。?9Ｍn２V/Ｏ2/DF—2 具有良好冲载能力,热处理变形小。≤229７80-８０0 厚度小于６mm以下得小型冲压模具及切纸机、刀具等。 9CrＷＭn／O１/SKS3／DF—3/100Mｎ/CrW4 淬火变形小，具有良好得刃口保持能力，热处理变形小。197－241 82０—84０薄片冲压模、手饰压花模等。 ９SiCr/X１00Cr／ＭoV51具有高硬度良好得韧性与较好得抗回火稳定性。１97—２４１８６0-88０下料模、冲头、搓丝板、压印模、顶出杆等?Cr5Mｏ１Ｖ/A２／SKＤ12/X Ｗ—１０/210／Cｒ１2空冷淬硬性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性与抗腐蚀能力。≤２55９50-１000拉伸模、压花模、下料模、冲压模、及耐磨塑料模等. Cr12/Ｄ3/SKD1/X1６5Ｃr／ＭoV12高碳铬钢，具有高耐磨性与抗腐蚀能力。217—269 95０－9８0 应用于小动载条件下要求高耐磨形状简单得拉伸模及冲载模。?Ｃr12ＭoV/Ｘ1５5Cr/VMo121具有良好得淬透性，高耐磨性，韧性高。 207—255 1000—１02０下料模、冲头、滚丝轮、剪刀片、冷镦模、陶土模及热固塑料成型模等. Cr12Mo1Ｖ1/D2/ＳKD1１／W－42具有良好得淬透性，高韧性，高耐磨损性,强韧性极佳，并具有良好得抗回火稳定性,热处理变形小. ≤255 １0０0—10２0重型落料模、冷挤压模、深拉伸模、滚丝模、剪刀片、冷镦模、陶土模等。?７Cｒ７Mｏ２V2Si具有高韧性，高耐磨损性，热处理变形小。 2４１—269110０—1150
S136热处理工艺 在保护状态下，加热至780℃，然后在炉中以每小时10℃的速度，冷却至650℃，接着再置于空气中冷却。 应力消除 经过粗加工后，必须加热至650℃，均热2小时，缓慢冷却至500℃，然后置于空气中冷却 保温时间＝当钢材的表面及中心达到一致的淬火温度后，才开始计算在炉中的保温时间。 淬火时必须保护，以避免脱碳及氧化。 冷却介质 ●油 ●流动粒子炉或盐裕炉250－550℃分级淬火，然后冷却于高速空气中●高速气体/真空炉中具有足够正压的气体为求模具达到最适当的特性，在模具的变形程度可接受的条件下，冷速越快越好。于真空炉中热处理时推荐使用4－5b a r的气压。
钢材冷却至50－70℃应立即回火。 硬度、晶粒大小、残余奥氏体数量于奥氏体化温度的关系图。 回火 参照回火曲线图按所需硬度值选择回火温度。回火两次，每次回火后，必须冷却到室温，最低的回火温度为180℃（适用于小件）。保温时间至少两小时。 回火曲线图
注1：建议250℃回火求韧性，硬度及抗腐蚀性的最好组合。 注2：以上的曲线数据只适宜小型模具。模具可达的硬度要视模具的尺寸。 注3：应避免选用过高的奥氏体化温度与过低的回火温度＜250℃的组合，皮棉模具产生太大的应力。 尺寸变形 淬火及回火时的温度，不同种类的炉具及淬冷介质，会影响模具尺寸的改变。模具的尺寸与几何形状也同样重要。模具在加工时应预留加工量以弥补热处理后的尺寸变形。 在粗加工与半精加工之间建议预留0.15％作为S TAVA X E S T(S-136)的加工预留指标。 淬火过程的尺寸改变 试片100*100*25毫米经正规的热处理程序，在淬火时的尺寸改变。 淬火过程 由1020℃起 宽度％长度％厚度％ 油淬最小 最大+0.02 -0.05 +0.02 -0.03 +0.04 - 分级淬火最小 最大+0.02 -0.03 ±0 +0.03 -0.04 -
精心整理项目二十典型零件材料及热处理工艺选择 【内容简介】 本项目主要介绍轴类、齿轮类、弹簧类、箱体类选材及热处理工艺。 【学习目标】 (1)熟悉轴类零件、齿轮类零件、弹簧类零件、箱体类零件的技术要求、失效形式； (2)掌握轴类零件、齿轮类零件、弹簧类零件、箱体类零件的选材及热处理工艺。 §20.1 轴主要用于支撑传动零件并传递运动和动力。 工作条件和失效形式为： ● ● ● 性能要求： ? ? ? 1.机床主轴 当载荷和转速 钢，受冲击和交变载荷较大时，可选用20CrMnTi 渗碳钢。 备料—锻造—正火—机械粗加工—调质—机械半精加工—局部淬火+回火—粗磨——花键高频淬火+回火—精磨 2.航空发动机涡轮轴 这类轴在高温、高速和重载下工作，常用40CrNiMoA、18CrNiW钢等。 工艺路线为： 备料—模锻—正火+高温回火—机械粗加工—调质—机械精加工—磁力探伤—检验—发蓝§20.2齿轮类零件的选材及热处理工艺安排
精心整理 受力情况： ?由于传递扭矩，齿根部受交变弯曲应力； ?齿面相互接触滚动、滑动，承受大的接触应力并产生强烈的摩擦。 ?在换挡、启动和啮合不良时，轮齿承受一定的冲击载荷。 齿轮应满足的要求： ●高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； ●齿面具有较高的硬度和耐磨性； ●齿轮心部具有足够的强度和韧性。 1.机床齿轮 工作平稳无强烈冲击，转速也不高。、42SiMn 等。 工艺路线一般为： 2.汽车、拖拉机、摩托车齿轮 频繁 +低温回火—机械精加工3. 除要求高的耐疲劳性外，还要求齿轮心部具有 或18Cr2Ni4WQA钢制造。 备料—模锻—正火+高温回火—机械粗加工—渗碳—高温回火—机械半精加工—淬火+低温回火—机械精加工
模具钢材牌号对照表 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 成型零部件材料选用 1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。 2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。 3 成型零部件材料的选用原则是：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。 4 对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等，其中718、NAK80为预硬状态，不需再进行热处理；S136及H13类钢均为退火状态，硬度一般为HB160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，S136的硬度一般为HRC40-50，H13类钢的硬度一般为HRC45-55（可根
据具体牌号确定）。 5 对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理。 b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。 6 对于制品外观质量要求一般的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。 b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材；型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。 c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738（738）牌号。 7 对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对钢材亦无特殊要求的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢S55C、S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选
模具材料及热处理模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积A V，以P/A V的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。
对塑料模具钢的要求及热处理 ☆耐腐蚀、硬度高、易切削加工、高镜面性。 钢的热处理： 1.予硬化型塑料模具钢的热处理： ⑴.我国的3Cr2Mo：相当美国的P20，瑞典（ASSAB）的618，德国的40CrMnMo7，日本（日立）的 HPM2。 荐的规范为淬火—840~8800C，油冷， 回火—600~6500C，空冷， 硬度—28~33HRC。 ⑵.美国（AISI、SAE）推荐的P20钢渗碳后的热处理工艺： 淬火—820~8700C， 回火—150~2600C，空冷， 硬度—58~64HRC（渗碳层表面硬度）。 ⑶.德国40CrMnNiMo钢（DIN2738，相当于P20＋Ni或SM3Cr2NiMo）的热处理特性：淬透性比 SM3Cr2Mo更高，保证钢在较大截面上力学性能 均匀，宜做大截面（＞400mm）的塑料模具。钢的冶金质量、加工性优良。抛光性 和电蚀刻性亦好。 供应硬度：280~325HBS 退火工艺：加热温度710~740 0C，炉冷。硬度≤265HBS。 淬火：奥氏体化温度840~8700C，必须予热，予热温度约6500C。形状复杂、尺寸厚薄不均者最好二次予热，第一次约4000C予热，保温时间按0.5~1.0min/mm计算。经予热后的淬火保 温时间按0.5min/mm计算。为使合金元素充分溶入奥氏体，保温时间应足够。 冷却：油冷或180~2200C热浴分级淬火，以热浴为好。热浴冷却保温时间以模具整个截面温度均匀为度，然后出炉空冷到800C左右立即回火。 2小时，空冷。 渗氮：可提高耐热疲劳强度，降低摩擦系数（抗咬合），延长模具使用寿命。以离子渗氮或气体渗氮为宜（干净）。有效渗氮层深度以0.2~0.3mm为宜。硬度550~800HV，渗氮后不宜研 磨，以免渗氮层磨掉。 焊接：焊接时须予热至400~5000C后，进行焊接。焊接后及时消除应力退火，工艺为600~6500C，充分保温后炉冷。 镀铬：该钢可以镀铬，镀铬后应立即进行去氢退火。去氢退火工艺：加热温度180~2000C，保温时间2~4小时。 2.易切削予硬化型塑料模具钢的热处理。 ⑴.8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢，是含硫易切削钢，当热处理到硬度40~42HRC时，其切削加工性良 好，综合力学性能亦好，可研磨抛光到Ra0.025μm该钢有良好的光刻浸蚀性能。 退火：800±100C，保温2~4小时，降温到700~7200C等温，保温4~6小时，炉冷，硬度≤229HBS。 淬火：880~9200C，空冷，硬度63HRC。 淬火加热时间，盐浴炉1.5~2.0min/mm；气体介质炉2.0~2.5min/mm。
典型零件选材及工艺分析 一，齿轮类 机床、汽车、拖拉机中，速度的调节和功率的传递主要靠齿轮机床、汽车和拖拉机中是一种十分重要、使用量很大的零件。 齿轮工作时的一般受力情况如下： （1）齿部承受很大的交变弯曲应力； （2）换当、启动或啮合不均匀时承受击力； （3）齿面相互滚动、滑动、并承受接触压应力。 所以，齿轮的损坏形式主要是齿的折断和齿面的剥落及过度磨损。据此，要求齿材料具有以下主要性能： （1）高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； （2）齿面有高的硬度和耐磨性； （3）齿轮心部有足够高的强度和韧性。 此外，还要求有较好的热处理工艺性，如变形小，并要求变形有一定的规律等。下面以机床和汽车、拖拉机两类齿轮为例进行分析。 （一）机床齿轮 机床中的齿轮担负着传递动力、改变运动速度和运动方向的任务。一般机床中的齿轮精度大部分是7级精度（GB179-83规定，精度分12级，用1、2、3、……12表示，数字愈大者，精度愈低）。只是在他度传动机构中要求较高的精度。
机床齿轮的工作条件比起矿山机械、动力机械中的齿轮来说还属于运转平稳、负荷不大、条件较好的一类。实践证明，一般机床齿轮选用中碳钢制造，并经高频感应热处理，所得到的硬度、耐磨性、强度及韧性能满足要求，而县市频淬火具有变形小、生产率高等优点。 下面以C616机床中齿轮为例加以分析。 1、高频淬火齿轮的工工艺线 2、热处理工序的作用正火处理对锻造齿轮毛坯是必需的热处理工序，它可以使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，并使组织均匀，消除锻造应力。对于一般齿轮，正火处理也可作为高频淬火前的最后热处理工序。 调质处理可以使齿轮具有较高的综合机械性能，提高齿轮心部的强度和韧性，使齿轮能承受较大的弯曲应力和冲击力。调质后的齿轮由于组织为回火索氏体，在淬火时变形更小。 高频淬火及低温回火是赋予齿轮表面性能的关键工序，通过高频淬火提高了齿轮表 面硬度和耐磨性，并使齿轮表面有压应力存在而增强了抗疲劳破坏的能力。为了消除淬火应力，高频淬火后应进行低温回火（或自行回火），这对防止研磨裂纹的产生和提高抗冲击能力极为有利。 3、齿轮高频淬火后的变形情况齿轮高频淬火后，其变形一般表现为内孔缩小，外径不变或减小。齿轮外径与内径之比小于1.5时，内径略胀大；当齿轮有键槽时，内径向键槽方向胀大，形成椭圆形，齿间椭圆形，齿间亦稍有变形，齿形变化较小，一般表现为中间凹0.002~0.0005㎜。这些微小的变形对生产影响不大，因为一般机床用的7级精度齿轮，淬火回火后，均要经过滚光和推孔才成为成品。
s136模具钢热处理工艺-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
S136热处理工艺 软性退火 在保护状态下，加热至780℃，然后在炉中以每小时10℃的速度，冷却至650℃，接着再置于空气中冷却。 应力消除 经过粗加工后，必须加热至650℃，均热2小时，缓慢冷却至500℃，然后置于空气中冷却 淬火
保温时间＝当钢材的表面及中心达到一致的淬火温度后，才开始计算在炉中的保温时间。 淬火时必须保护，以避免脱碳及氧化。 冷却介质 ●油 ●流动粒子炉或盐裕炉250－550℃分级淬火，然后冷却于高速空气中 ●高速气体/真空炉中具有足够正压的气体为求模具达到最适当的特性，在模具的变形程度可接受的条件下，冷速越快越好。于真空炉中热处理时推荐使用4－5ba r的气压。 钢材冷却至50－70℃应立即回火。 硬度、晶粒大小、残余奥氏体数量于奥氏体化温度的关系图。
回火 参照回火曲线图按所需硬度值选择回火温度。回火两次，每次回火后，必须冷却到室温，最低的回火温度为180℃（适用于小件）。保温时间至少两小时。 回火曲线图 注1：建议250℃回火求韧性，硬度及抗腐蚀性的最好组合。 注2：以上的曲线数据只适宜小型模具。模具可达的硬度要视模具的尺寸。 注3：应避免选用过高的奥氏体化温度与过低的回火温度＜250℃的组合，皮棉模具产生太大的应力。 尺寸变形 淬火及回火时的温度，不同种类的炉具及淬冷介质，会影响模具尺寸的改变。模具的尺寸与几何形状也同样重要。模具在加工时应预留加工量以弥补热处理后的尺寸变形。
在粗加工与半精加工之间建议预留0.15％作为S T A V AX ES T(S-136)的加工预留指标。 淬火过程的尺寸改变 试片100*100*25毫米经正规的热处理程序，在淬火时的尺寸改变。 淬火过程 由1020℃起 宽度％长度％厚度％ 油淬最小 最大 +0.02 -0.05 +0.02 -0.03 +0.04 - 分级淬火最小 最大 +0.02 -0.03 ±0 +0.03 -0.04 -空冷最小 最大 -0.02 +0.02 ±0 -0.03 ±0 - 真空淬火最小 最大 +0.01 -0.02 ±0 +0.01 -0.04 - 回火时的尺寸改变 注意：淬火时和回火时的尺寸改变必须加在一起。
模具钢的处理 模具钢材的热处理方式与加工工序安排密切相关。在模具制造时，应当根据材料和加工工艺路线来选择热处理方法，制定相应得热处理工艺。 （1）一般冷作模具钢工作零件的热处理工序安排：筹造——退火——机械加工成型——淬火与回火—工修整。 （2）冷作模具钢采用成型磨削及电加工工艺：锻造——退火——机械粗加工——淬火或回火——精加工（磨削、电加工）。 （3）冷作模具钢复杂冲模的加工：锻造——退火——机械粗加工——高温回火或调质——机械加工成型——淬火与回火——磨削与电工加工成型。 大多数冷作模具钢使用状态为淬火与回火，模具硬度通常为60hrc，为了进一步提高模具表面硬度、耐磨性和使用寿命，常进行表面强化处理，如渗碳、渗氮、渗硼氮碳共渗、td 法渗钒铌、化学气相村积（cvd）等作为最终热处理。 模具热处理 模具制造的成本高，特别是一些精密复杂的冷冲模、塑料模、压铸模等。采用热处理技术提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具寿命，有显著的经济效益，我国模具技术工作者十分重视模具热处理技术的发展。 1 真空热处理 模具钢经真空热处理后有良好的表面状态，变形小。与大气下的淬火比较，真空油淬后模具表面硬化比较均匀，而且略高一些，主要原因是真空加热时，模具钢表面呈活性状态，不脱碳，不产生阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热，钢的表面有脱气效果，因而具有较高的力学性能，炉内真空度越高，抗弯强度越高。真空淬火后，钢的断裂韧性有所提高，模具寿命比常规工艺普遍提高40%~400%，甚至更高。冷作模具真空淬火技术已得到较广泛的使用。 2 深冷处理 近年来的研究工作表明，模具钢经深冷处理(-196℃)，可以提高其力学性能，一些模具经深冷处理后显著提高了使用寿命。模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行，也可在淬火回火之后进行深冷处理。如果在淬火、回火后钢中仍保留有残余奥氏体，则在深冷处理后仍需要再进行一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅用于冷作模具，也可用于热作模具和硬质合金。深冷处理技术已越来越受到模具热处理工作者的关注，已开发出专用深冷处理设备。不同钢种在深冷过程中的组织变化及其微观机制及其对力学性能的影响，尚需进一步研究。 3 模具的高温淬火和降温淬火 一些热作模具钢，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常规淬火温度加热淬火，可以减少钢中碳化物的数量、改善其形态和分布，使固溶于奥氏体中碳的分布均匀化，淬火后可在钢中获得更多的板条马氏体，提高其断裂韧性和冷热疲劳抗力，从而延长模具使用寿命。例如3Cr2W8V钢制的一种热挤压模具，常规淬火温度为1080~1120℃，回火温度为560~580℃。当淬火温度提高至1200℃，回火温度为680℃(2次)，模具寿命提高了数倍。 W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速钢和Cr12MoV等高合金冷作模具钢，可适当降低其淬火温度，以改善其塑韧性，减少脆性开裂倾向，从而提高模具寿命。例如W6Mo5Cr4V2的淬火温度可选用1140~1160℃。 4 化学热处理 化学热处理能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化性等性能。几乎
几种零件的热处理实例(三) 2009/9/11/09:34 【慧聪表面处理网】矿山机械及其他零件 工作条件以及材料与热处理要求 1.条件:牙轮钻头主要是磨坏 要求:20CrMo渗碳,淬火,低温回火,HRC61 2.条件:输煤机溜槽(原用16Mn钢板,未处理,仅用3-6个月) 要求:16Mn钢板中频淬火(寿命可提高一倍) 3.条件:铁锹(原用低碳钢固体渗碳淬火,回火,质量很差) 要求:低碳钢淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高 4.条件:石油钻井提升系统用吊环(原用35钢)、吊卡(原用40CrNi或 35CrMo)正火或调质,质量差,笨重. 要求:20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高 5.条件:石油射孔枪承受火药爆炸大能量高温瞬间冲击,类似于枪 炮.主要是过量塑性变形引起开裂 要求:20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,σb=1610N/mm^2, αk=80N.m/mm^2 6.条件:煤矿用圆环牵引链,要求高抗拉强度和抗疲劳,主要是疲劳断裂 及加工时冷弯开裂. 要求:20MnV、25Mn2V弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火 获得代碳马氏,预变形强化. σb≥850N/mm^2,σs≥650N/mm^2,αk≥100N.m/mm^2 7.条件:凿岩机钎尾受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲杭力大,耐
疲劳,主要是断裂与凹陷 要求:30SiMnMoV、32SiMnMoVHRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次 加热260-280℃等温淬火→螺纺部分滚压强化 8.条件:凿岩机钎杆受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲抗力大, 耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损 要求:30SiMnMoVHRC59,900-920℃下用"603"液体渗碳2h, 至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h 9.条件:中压叶片油泵定子要求槽口耐磨和抗弯曲性能好.主要是 槽口磨损、折断 要求:38CrMoAl渗氮,HV900调质→粗车→去应力→精车→渗氮 10.条件:机床导轨要求轨面耐磨和保持高精度.主要是磨损和精度丧失&n bsp; 要求:HT200HT300表面电接触加热淬火,HRC56 11.条件:化工用阀门、管件等腐蚀大的零件,要求抗腐蚀性高 要求:普通碳素钢渗硅 12.条件:锅炉排污阀主要是锈蚀,要求抗腐蚀性好 要求;45渗硼 13.条件: (1)1t蒸汽锤杆Φ120,L=2345mm10t模锻锤锤杆 (2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂 要求; (1)45Cr850℃淬火,10%盐冷,450℃回火,HRC45 (2)35CrMo860-870℃水淬,450-480℃回火,HRC40 14.条件:电耙耙斗、电铲铲斗的齿部:冲击大、摩擦严重.主要是磨坯.
SK1 SK1 W1-13 Y2140 SK2 SK2 W1-11 1/2 Y2120 SK3 SK3 W1-10 C105W1 BW1B Y1150 SK4 SK4 W1-9 55NiCrMoV6 BW1A Y190 5CrNiMo SK5 SK5 W1-8 C80W1 BW1A Y180 5CrNiMo SK6 SK6 W1-7 C80W1 Y170 T7 SK7 SK7 C70W2 Y170 S10C S10C 1010 CK10CC10 040A10 XC10,C10 10 S20C S20C 1020 CK22,C22 070M20 C20 20 S45C S45C 1045 CK45 060A45 XC45,C45 45 S55 S55C 1055 CK55 070M55 XC55H1,XC55 55 SCr22 5120 20Cr4 EN207 18C3 20Cr SCr4H 5140 41Cr4 530H40 38Cr4 40Cr SCr445 SCr445 SAE5155 534A99 45C4 SCM44 SCM440 4140 42CrMo4 708A40 42CD4 0 SNC22H E3310 14NiCr14 665A12 14NC12 12Cr2Ni4A SNC22 3312 14NiCr18 6659A15 12NC15 12Cr2Ni4A SNC21H 3125 10NC11 12CrNi3 SCM4 4140 708A42 42CD4 40CrMo SNCM8 4340 16511 816M40 40CrNi2Mo SUH31 531S42 SNCM439 4340 SKD SKD1 D3 X210Cr12 BD3 Z200C12 Cr12 SKD4 SKD4 H14 X40CrMoV51(1.2363) BH21 Z32WCV5 SKD5 SKD5 H21 X30WCrV53 BH21 Z30WCV9 3Cr2W8V SKD6 SKD6 H11 X38CrMoM51 BH11 Z38CDV5 4CrMoSiV SKD7 SKD7 H12 X32CrMoV33 BH10 32DCV28 SKD8 SKD8 H19 HB19 SKD11 SKD11 D2 X165CrMoV12 BD2 Z160CDV12 Cr12MoV SKD12 SKD12 A2 X100CrMoV51 BA2 Z100CDV5 Cr6WV SKD61 SKD61 H13 X40CrMnV51(12363) BH13 Z40CDV5 4Cr5MoWSiV SKD62 SKD62 H12 BH12 Z35CWDV5 SKS2 SKS2 105WCr6 ED110 105WC13 SKS3 SKS3 W1,W2 C100W1 BW1C XC10 T11
模具钢的热处理 模具钢材是目前增长速度比较快的行业之一，主要原因是社会工业化的发展处于一个高峰期，各种模具钢材性能北欧不断在改进，形成了一定的市场规模。而模具钢热处理的过程是决定模具钢性能的关键环节。 1.模具钢热处理是把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。由热作模具钢和冷作模具钢的性能差异可以看出不同的模具钢，需要的热处理条件是不一样的。 2.模具钢热处理有几下几种工艺： （1）退火：将金属或合金的材料加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。 （2）正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却。（3）淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却。 （4）回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却。 （5）调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火。 （6）表面热处理：改变模具钢表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。 表面热处理分为两大类，一类是表面淬火回火热处理，另一类是化学热处理，其硬度检验方法如下： 1.表面淬火回火热处理 表面淬火回火热处理常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。表面淬火时，热作模具钢性能要求要比较耐高温，淬火温度会高些，冷作模具钢通常要求有较高的硬度。 2.化学热处理
化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能的一种处理方式。经淬火和低温回火后，工件表面具有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而工件的芯部又具有高的强韧性。化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，只是渗氮厚的厚度较薄
国内常见进口模具钢牌号
进口淬火钢 SMV3W 46～49RC 49～52RC AUBERT＆DUVAL 大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命2343ESR 46～49RC 48～52RC 大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命 8407 46～49RC 45～54RC 一胜百大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命 2344 46～49RC 48～52RC 布德鲁斯滑块、顶块、镶件高寿命 S-136 46～49RC 45～54RC 一胜百大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命、耐腐蚀SKD61 46～49RC 滑块、顶块、镶件、杆件高寿命 SKH51 59～61RC 小镶针、小顶针、扁顶针高硬度、韧性较好、高耐磨 SUJ2 58～62RC 高频淬火导柱、导套、复位杆 进口预硬钢 NAK80 37～43RC 大同大灯罩、支架镜面钢、焊接性好、韧性差 MEK4 42～43RC AUBERT＆DUVAL 后灯灯罩抛光性好 NIMAX 40RC 一胜百后灯灯罩抛光性好、皮纹效果好 718HH 35～39RC 一胜百后灯灯罩抛光性好、皮纹效果好 718S 30～35RC 一胜百寿命要求中等的模具抛光性较好、皮纹效果好 718 28～33RC 一胜百寿命要求中等的模具抛光性较好、皮纹效果好 618HH 36～40RC 一胜百后灯灯罩后模抛光性较好、皮纹效果好 2738 28～33RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好 738HH 33～38RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好 738MOD.TS 31RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好 2711 37～40RC 布德鲁斯滑块、顶块、镶件抛光性好、加工性不好 GS-2711 35～38RC 滑块、顶块、镶件抛光性好、加工性不好 P20HH 34～38RC 芬苛乐寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好 P20LQ 34～38RC 芬苛乐寿命要求高的大型模具抛光性好、皮纹效果好 MOLDMAX30 26～32RC BRUSH WELLMAN 不易冷却的镶件导热性好 MOLDMAX40 36～42RC BRUSH WELLMAN 不易冷却的镶件导热性好 AMPCO18 192HB AMPCO 导套、导向条、耐磨片自润滑性极佳、耐磨 AMPCO21 30RC AMPCO 导套、导向条、耐磨片自润滑性极佳、耐磨
常用模具钢材 厂家、牌号类别档次供货商 丰度金属、6181中 上海凌盛 丰度金属、7182高 上海凌盛瑞典 ASS S136/S136 高上海凌盛AB4 H 84075高丰度金属 84025丰度金属 1厂家、牌号类别档次 NAK553中 NAK803高 PDS-51 PX41 PX51中 供货商 丰度金属、 上海凌盛 丰度金属 、上海凌 盛 龙记、丰度 金属 龙记 上海凌盛 丰度金属 GS-312+ S GS-3181 GS-7382优 质 德 GS-7112国 特 殊 P20M1钢 材 GS-3164 GS-083/08 4 3H GS-344EF 5 S GS-6381低丰度金属 丰度金属、 低 上海凌盛 丰度金属、 中 上海凌盛 丰度金属 高、上海凌 盛 低龙记、明利 丰度金属、 上海凌盛、 丰度金属 丰度金属、 上海凌盛 中丰度金属 日本 PX881 DAI DO PXZ0低 S-STAR4 G-STAR4 PAK904 DH2F5 GSW-23111 德国 德威PM-3111 GSW-27382 丰度金属 龙记 丰度金属 、上海凌 盛 龙记、丰度 金属 丰度金属 、上海凌 盛 丰度金属 上海凌盛 龙记、丰度 金属 龙记、丰度 金属 龙记、丰度
德国EDE L 法国USIN OR 法国CLI 韩国重工业(株 )GS-23111 1 GS-2312+ S GS-23164 GS-2083/2 4 083H GS-23445 23111 3181 2316/2316 4 H 23445 CLC 27382 CLC 2316 4 H SP3001 7382 HP-1A0 HP-4A1 HP-4MA1 HAM-103 HEMS-1A4 中丰度金属 低 龙记、丰度 金属 丰度金属 丰度金属 丰度金属 龙记、丰度 中 金属 低丰度金属 龙记、丰度 德国 金属 多来 丰度金属 特 龙记、丰度 金属 龙记、丰度 金属 龙记、丰度 金属 龙记、丰度 中 金属 奥地 利 低龙记、明利 百禄 低丰度金属 中明利 高龙记加拿 大 S 明利ORE L 日本 PM-7382 GSW-23164 PM-3164 GSW-23445 23221 23281 23782 27382 2083 、208 4 3ESR 2316 、231 4 6ESR 23445 M2021 M2382 M3004 M310/310 4 H W3025 CSM-21 金属 丰度金属 龙记、丰度 金属 丰度金属 丰度金属 明利 龙记、明利 明利 丰度金属 龙记 明利、丰度 金属 丰度金属 丰度金属 丰度金属 丰度金属 丰度金属 丰度金属 龙记、明利 STD-615丰度金属 三菱 MUP1中龙记、明利
模具钢常用到哪些热处理方法？其作用是什么？ 发布时间：2012/2/13 资讯来源：A-lancy 发布企业：金属表面处理的方法热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。模具制造过程中常用到的热处理方法有：退火、正火、淬火，回火、调质、渗碳、氮化处理。 ⑴退火处理 退火是将金属或合金表面加热到适当的温度，保温到一定的时间，然后随炉缓慢冷却的热处理的工艺，其实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变。 ①退火作用 a. 降低钢的表面硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变变形加工； b. 细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，使钢的组织成分均匀，改善钢的性能活为以后的热处理做准备； c. 消除钢的内应力，以防止变形或开裂。 ②退火方法常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等。 a. 完全退火又称中结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢的冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺，适用于含碳量为0.3% ~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。
b. 球化退火使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。 c. 去应力退火为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成的参与应力及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。 d. 再结晶退火又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热再结晶温度以上，保持适当的时间，使变形晶粒重新结晶成均匀的等抽晶粒，以消除变强化和残余应力的热处理工艺。 e. 等温退火就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快的冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后再空气中冷却的热处理工艺，此种退火方法主要用于冷奥氏体Ac比较稳定的合金钢。 ⑵正火处理 正火是将钢材或钢件加热到Ac3以上表面30 ~50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的作用： a. 可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能； b. 细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力； c. 对含碳量小于0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火做预先热处理； d. 含碳量在0.4% ~0.7%的不太重要的工作可在正火状态下使用。 ⑶淬火处理