选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。 4 L; m0 r J m& ^+ e
. Q8 S' v+ l2 ^% {5 e5 ?一、塑料模具的制造工艺路线 ( z' F7 X5 P1 D7 _, H
3 [) d$ f/ C5 s( T9 n' z6 m4 T１.低碳钢及低碳合金钢制模具 9 W1 t, m6 B. ^9 ^) V) j, i
" x. Z. E9 o2 [7 n# O! _例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
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' n& t% L2 P. u# ]8 B( h9 q4 F2.高合金渗碳钢制模具 : Z3 ^% W9 K l* g4 V
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例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
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2 K3 P2 U; t+ K0 m# g3 h! J3.调质钢制模具
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例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。 / K. v& ?& @( [$ ^: d( }, J
) u, g0 a& i! T2 T/ I9 B) ]) x4.碳素工具钢及合金工具钢制模具
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" f2 G- [/ N+ m例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。 ; r' X5 F6 C4 ]8 M. K; C
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5.预硬钢制模具 1 V6 o, P$ |. t6 X6 X. T
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例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。 9 x# E& K7 \# C' O. r
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二、塑料模具的热处理特点
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9 x" S) V8 z& u! k' l& \! U3 }（一）渗碳钢塑料模的热处理特点
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1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
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2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
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( p2 V$ [0 Y' @' e# Q& }+ h3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。 2 X+ I! c8 ^ P! z1 a3 c2 D3 S
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4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
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. d& E# W$ {3 t' a（二）淬硬钢塑料模的热处理
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1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。
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; V0 f' P! Q6 b, A& @2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。 . W1 I0 f' i8 {# ~: a, {, V9 `
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3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。 4 }# F/ L2 h' t
$ D# R# L+ z& E' y0 R（三）预硬钢塑料模的热处理 6 }6 e5 h& T8 f0 H u* L6 y
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1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。 G2 d) L5 Q7 l/ M2 p) W" F
0 e5 g! o! x; V2 w2 P( b2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。 ! t* i1 j9 C8 a2 s M, y3 t" ?
/ e9 u% r5 o& G3 g; a3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。
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表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺 ! _( Z6 O" e e% H/ }( ?
钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC , U; \( P( y( r; m- |8 e
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3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36 % ]+ k6 v2 W5 G& f6 U/ @/ s
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5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45
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7 n" w5 L M8 e1 m+ U2 ]1 i+ ?8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48 6 z( `8 U5 L0 u# N9 L# c1 g/ n
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P4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41 ' j+ O7 ?" U! {" _
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SM1 830～850 油冷 620～660 36～42
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, ]8 v/ c8 p* ]+ a（四）时效硬化钢塑料模的热处理
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1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
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2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。
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3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28 |
发表于 2009-6-18 18:31:24