模具钢的热处理与表面处理技术

第八章钢的表面热处理知识要点：表面热处理的目的、分类；常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火和渗碳）；了解表面热处理的典型零件。

一、表面热处理的目的1．提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。

→保证高精度2．使零件心部具有足够高的塑性和韧性。

→防止脆性断裂。

“表硬心韧”二、表面热处理的分类及工艺特点主要有两大类：表面淬火和化学热处理。

（一）表面淬火1．工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。

工艺特点：（1）不改变工件表面化学成分，只改变表面组织和性能；（2）表面与心部的成分一致，组织不同。

2．所用材料一般多用中碳钢、中碳合金钢，也有用工具钢、球墨铸铁等。

典型零件:如用40、45钢制作的机床齿轮齿面的强化、主轴轴颈处的硬化等。

3．常用表面淬火方法主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火。

（1）感应加热表面淬火原理：通以一定频率交变电流的感应线圈，产生的交变磁场在工件内产生一定频率的感应电流（涡流），利用工件的电阻而将工件加热；由于感应电流的集肤效应，使工件表层被快速加热至奥氏体化，随后立即快速冷却，在工件表面获得一定深度的淬硬层。

感应线圈→交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表层加热，快冷→淬硬层。

工件淬硬层的深度与频率有关：A. 0.2～2mm，高频感应加热（100—500KHz），适用于中小型齿轮、轴等零件；B．2～10mm，中频感应加热（0.5—10KHz），大中型齿轮、轴；C．〉10—15mm，工频感应加热（50Hz），用于大型轴、轧辊等零件。

特点：淬火质量好，表层组织细密、硬度高、脆性小、疲劳强度高；生产频率高、便于自动化，但设备较贵，不适于单件和小批量生产。

应用：主要零件类型是轴类、齿轮类、工模具，最常见的有：齿轮，如机床和精密机械上的中、小模数传动齿轮，蒸汽机车、内燃机车、冶金、矿山机械等上的大模数齿轮。

模具钢材选用·doc模具钢材选用一、引言模具钢材是用于制作模具的重要材料，其质量和选用对模具的性能和寿命具有重要影响。

本文将详细介绍模具钢材的选用方法和注意事项。

二、模具钢材的分类根据使用要求和材料特性，模具钢材可以分为以下几类：1·冷作模具钢：适用于冷作模具，如冲压模具、弯曲模具等。

2·热作模具钢：适用于高温条件下的模具，如压铸模具、热剪模具等。

3·塑料模具钢：适用于塑料制品的模具，如注塑模具、吹塑模具等。

4·特殊用途模具钢：适用于特殊需求的模具，如引导模具、电子模具等。

三、模具钢材选用方法1·根据模具种类和工作环境选择合适的材料。

2·考虑模具的使用寿命和生产批量，选择耐磨性和耐腐蚀性良好的材料。

3·根据模具的尺寸和复杂度，选择具有良好加工性能的材料。

4·考虑模具的强度和韧性要求，选择具有合适力学性能的材料。

5·考虑成本和经济性，选择合适的材料。

四、模具钢材的常用品牌和性能1·冷作模具钢常用品牌：H13钢、D2钢、S7钢等。

具有较高硬度和耐磨性，适用于冷作模具。

2·热作模具钢常用品牌：H11钢、H13钢、718钢等。

具有较高耐热性和耐蚀性，适用于热作模具。

3·塑料模具钢常用品牌：P20钢、2311钢、2738钢等。

具有较高韧性和良好加工性能，适用于塑料模具。

4·特殊用途模具钢常用品牌：S136、NAK80、420等。

具有特殊要求的模具，根据具体需要选择合适的材料。

五、模具钢材的热处理1·淬火：根据不同材料和要求，进行适当的加热温度和保温时间，使材料达到适当的硬度。

2·回火：对淬火后的材料进行回火处理，提高材料的韧性和抗冲击性。

六、模具钢材的表面处理1·氮化处理：通过在模具表面形成一层氮化层，提高模具的硬度和耐磨性。

2·电镀处理：通过在模具表面电镀一层金属材料，提高模具的防锈性和耐腐蚀性。

第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。

随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。

如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。

模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。

这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。

这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。

从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。

在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。

◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。

减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。

◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。

在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。

模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。

下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。

热加工模具的材料选择及热处理随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。

本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：热加工类模具用钢的材料分析热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。

它主要用于制造业和加工业。

它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。

热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。

为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。

所以，模具应属于标准化程度较高的产品。

一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。

一、热加工用模模具的功能和作用现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。

现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。

如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。

高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。

适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。

国内外热作模具钢的研究进展热作模具钢是一种用于制造热作模具的钢材，主要用于高温成型、锻造和压铸等工艺。

由于热作模具在工作过程中需要承受高温、高压和高摩擦力的作用，因此对热作模具钢的性能要求较高。

本文将综述近年来国内外热作模具钢的研究进展，以期为相关领域的研究提供参考。

在国外，热作模具钢的研究主要集中在生产工艺、材料制备和性能评估方面。

近年来，随着计算机技术和材料科学的不断发展，国外研究者利用模拟仿真技术对热作模具钢的生产和制备过程进行优化，取得了显著的成果。

在生产工艺方面，研究者通过调整冶炼、浇注和热处理等工艺参数，改善热作模具钢的内部组织和力学性能。

例如，采用真空熔炼技术制备的高纯净度热作模具钢，能够有效提高模具的韧性和耐磨性能。

通过应用快速冷却技术，可以获得具有细小晶粒组织和超高热强性的热作模具钢。

在材料制备方面，研究者致力于开发新型热作模具钢及其复合材料。

例如，日本住友金属公司研制的新型热作模具钢SUMITUBE，具有优良的抗高温氧化性能和较低的模温，有利于延长模具的使用寿命。

美国钢铁公司开发的具有高韧性、高耐磨性的热作模具钢H13A，也在航空、汽车等领域得到了广泛应用。

在性能评估方面，研究者主要材料的力学性能、抗疲劳性能和抗断裂性能等方面的研究。

通过开展系统的实验测试和数据分析，研究者建立了材料的本构模型和失效准则，为热作模具的设计和优化提供了重要依据。

研究者还利用有限元分析（FEA）等方法，对模具的应力分布、温度场和磨损行为等进行模拟分析，为改进模具设计和优化生产工艺提供了有效手段。

国内的热作模具钢研究主要集中在钢铁研究总院、北京科技大学、上海交通大学、华南理工大学等高校和科研机构。

研究领域涵盖了材料制备、性能评估和改性处理等方面，取得了一系列重要成果。

在材料制备方面，国内研究者通过引进先进的冶炼、浇注和热处理设备，不断优化生产工艺，成功开发出多个新型热作模具钢。

例如，北京科技大学研发的GT35新型热作模具钢，具有良好的高温强度、韧性和抗疲劳性能，已广泛应用于锻造、压铸等领域。

模具钢表面氧化处理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：模具钢表面氧化处理是一种常见的表面处理方法，旨在提高模具钢的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

随着工业技术的不断发展，传统的氧化处理方法已经逐渐被新型的技术所取代，进而提高了模具钢的质量和性能，延长了模具的使用寿命。

一般来说，模具钢表面氧化处理包括氧化、氮化、硅化等多种方法。

在这些方法中，氧化处理是最常见的一种。

氧化处理是一种将模具钢表面氧化形成保护膜的工艺，提高了模具钢的硬度和耐磨性，同时还有效阻止了模具钢表面的腐蚀。

传统的氧化处理方法包括热氧化、化学氧化和电化学氧化等。

化学氧化是一种通过将模具钢浸泡在化学液中进行氧化处理的方法，通常在常温下进行。

化学氧化能够快速形成一层膜层，提高了模具钢的表面硬度，且处理时间短、效果好。

但化学氧化方法存在着腐蚀性高、环保要求高等缺点。

第二篇示例：模具钢是制造模具的重要材料，其表面处理对模具的使用寿命和性能有着重要影响。

表面氧化处理是一种常用的表面处理方法，可以提高模具钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，延长模具的使用寿命。

本文将介绍模具钢表面氧化处理的原理、方法和影响。

一、表面氧化处理的原理模具钢表面氧化处理是指在模具钢表面形成一层氧化膜，通过氧化膜的形成，提高模具钢的硬度和耐磨性。

氧化膜通常是通过加热模具钢至一定温度，使其与氧气反应而形成的。

氧化膜的厚度和硬度取决于处理温度、时间和氧化剂的种类。

常见的氧化剂有氧气、硝酸和碳酸氢钠等。

1. 热处理法：这是最常用的表面氧化处理方法，通过将模具钢加热至一定温度，在空气中进行氧化反应，形成氧化膜。

热处理温度一般在500-800摄氏度之间，处理时间根据需要可调节，通常在1-2小时左右。

2. 化学处理法：这种方法是通过将模具钢浸入含有氧化剂的化学溶液中进行氧化反应，形成氧化膜。

化学处理可以控制氧化膜的厚度和性质，适用于一些特殊要求的模具。

1. 提高硬度：氧化膜的形成可以增加表面硬度，提高模具钢的耐磨性和耐刮擦性。

2-03常用表面处理及热处理
1.表面处理和热处理方法
a.通过表面处理提高表面层硬度,或在表面行成耐磨及耐蚀的合金或化合物,不改变原有物质性质,
但用另一表面取代原有表面.
b.以下为三种常见的表面涂覆方法:
1.热喷涂(熔射):将喷涂材料熔融,通过高速气流/火焰流/等离子焰流使其雾化,喷射在基体表面上
形成覆盖层.
. 3.
c.
常用淬火后最高硬度(表二)
备注:括号内数值为淬火后一般可达硬度2.金属表面层热处理及应用(硬度/耐磨)
3.
备注:金属表面处理防腐蚀另有发黑处理.。

浅谈模具钢H13的表面强化技术及发展趋势摘要随着高科技的迅猛发展，人们改善材料的性能，扩大其能力，延长了零件的使用寿命和设备，以改善经济，提出了更高的要求。

失败的许多部分是由于该材料的表面不能由于服务的苛刻条件下，如磨损，腐蚀和表面氧化指南。

提高材料的表面性能，延长机件的使用寿命和材料起着非常重要的作用，它诞生于表面强化技术是潜力得到了快速发展，已被广泛重要性，成为当前材料科学研究中的重点领域之一。

H13钢是最具代表性的热作模具之一，其传统的热处理工艺得到不断完善和优化的表面改性工艺打破了传统的表面热处理的限制，在表面涂层和高能束表面处理方面得到了极大的发展。

本论文选题的意义主要在于通过对模具钢H13的表面强化技术的综述，总结出为提高模具寿命的表面强化方法、工艺及发展趋势。

应用各种表面强化技术可以充分发挥材料的潜力、节约能源；制备特殊的表面强化层;提高经济效益。

关键字：模具钢；表面强化；H13AbstractWith the rapid development of high technology , it improve the performance of materials, expanding its ability to extend the life of parts and equipment to improve the economy, put forward higher requirements. Many parts of the failure is due to the surface of the material can not be due to the harsh conditions of service , such as wear, corrosion and surface oxidation guide . Improve the surface properties of materials to extend the life of parts and materials plays a very important role, it was born in the surface potential of enhanced technology has been rapid development , has been widely importance , become the focus in the field of materials science one .H13 steel is one of the most representative of hot die , its traditional heat treatment process has been continuously improved and optimized surface modification technology to break the traditional limitations of surface treatment , surface coating and high-energy beam surface treatment has been great development. The significance of this topic by topic lies mainly H13 tool steel surface enhanced technical review , summed up in order to improve surface hardening methods, processes and trends die life . Application of surface enhancement technology can realize the full potential of materials, energy saving ; preparation of special surface hardening layer ; improve economic efficiency .Keywords: mold steel;surface hardening;H13目录摘要 (2)Abstract (3)1 H13模具钢应用及模具表面强化技术的综述 (5)1.1综述H13在模具行业的广泛应用 (5)1.2模具表面强化技术的必要性 (6)2 H13模具钢不改变表面化学成分的强化技术的综述 (8)2.1综述不改变表面化学成分的强化技术原理及介绍应用现状 (8)2.2激光处理和表面镀膜的原理及应用 (8)2.2.1 激光表面处理 (8)2.2.2 表面镀膜处理 (8)3 H13模具钢改变表面化学成分的强化技术的综述 (10)3.1综述改变表面化学成分的强化技术原理及应用现状； (10)3.2离子化学处理和渗金处理的原理及应用 (10)4 H13模具钢表面强化技术对比剂发展趋势 (12)5 结束语 (13)参考文献 (14)1 H13模具钢应用及模具表面强化技术的综述1.1综述H13在模具行业的广泛应用模具材料模具行业是最重要的技术和物质基础，其性能，质量，服务模具，模具制造周期以及工业产品的生命高档，多元化，个性化的和具有决定性意义的增值发展方向，因而模具材料的研究一直是各国的重视。

模具钢的热处理与表面处理技术一、预热处理预热处理是模具钢热处理的第一步，其主要目的是消除模具钢在锻造、铸造过程中产生的内应力，防止在后续的热处理过程中产生变形和裂纹。

预热处理通常采用高温回火或等温退火的方法进行。

二、锻造锻造是模具钢热处理的另一个重要步骤，其主要目的是通过改变模具钢的显微组织结构，提高其力学性能和抗冲击能力。

锻造过程中，模具钢的加热温度、变形程度和冷却速度都会对其最终的组织结构和性能产生重要影响。

三、退火退火是模具钢热处理中常用的一种方法，其主要目的是通过将模具钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得理想的显微组织和机械性能。

退火过程中的加热温度和冷却速度对模具钢的性能有着重要影响。

四、淬火淬火是模具钢热处理中非常关键的一步，其主要目的是通过快速冷却，使模具钢的表面和心部同时达到临界点以下，获得马氏体组织，从而提高模具钢的硬度、强度和耐磨性。

淬火过程中的冷却速度对模具钢的显微组织和性能有着重要影响。

五、回火回火是模具钢热处理的另一个重要步骤，其主要目的是通过将模具钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以调整模具钢的显微组织结构，提高其韧性和抗冲击能力。

回火过程中的加热温度和保温时间对模具钢的性能有着重要影响。

六、深冷处理深冷处理是模具钢热处理的一种方法，其主要目的是通过将模具钢冷却到零下70℃以下，提高模具钢的硬度、强度和耐磨性。

深冷处理过程中的冷却速度和冷却时间对模具钢的性能有着重要影响。

七、表面强化处理表面强化处理是模具钢热处理的一种方法，其主要目的是通过物理或化学手段，提高模具钢表面的硬度和抗磨性。

表面强化处理的方法有很多种，包括渗碳、渗氮、高频淬火等。

八、渗氮渗氮是模具钢表面强化处理的一种方法，其主要目的是通过将模具钢表面渗入氮元素，提高其表面的硬度和抗磨性。

渗氮处理后的模具钢具有较高的耐腐蚀性和耐磨性。

九、渗碳渗碳是模具钢表面强化处理的一种方法，其主要目的是通过将模具钢表面渗入碳元素，提高其表面的硬度和抗磨性。