模具制造成本较高，特别是一些精密的冷冲压模具、塑料模具、压铸模具等。利用热处理技术改善模具的使用性能，可大大提高模具的寿命，具有显著的经济效益。应重视模具热处理技术的发展。

1.真空热处理

经过真空热处理后的模具钢表面状态良好，变形小。与大气中淬火相比，真空油淬后的模具表面硬化更均匀，且淬硬性略高，其主要原因是真空加热时，模具钢表面处于活性状态，无脱碳，无阻碍冷却的氧化膜。在真空条件下加热时，钢材表面有脱气作用，因此具有较高的力学性能。炉内真空度越高，抗弯强度也就越高。真空淬火后，钢材的断裂韧性得到提高，模具寿命一般比常规工艺提高40%-400%甚至更高。

冷作模具真空淬火技术已得到广泛的应用。

2.深冷处理

近年来的研究表明，采用深冷处理（-196℃）可以提高模具钢的力学性能，部分模具经深冷处理后使用寿命有明显提高。

模具钢的深冷可以在淬火与回火工序之间进行，也可以在淬火、回火之后进行，如果淬火、回火后钢中仍有残余奥氏体，深冷后仍需进行深冷，需再次回火，深冷处理可提高钢的耐磨性和抗回火性能。

深冷处理不仅用于冷作模具，也用于热作模具和硬质合金。深冷处理技术越来越受到模具热处理工作者的重视，并开发了专用的深冷处理设备。其组织变化及其微观机理以及对力学性能的影响有待进一步研究。

3、模具的高温淬火及冷却淬火

有些热作模具钢，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常规淬火温度加热淬火，可以减少钢中的碳化物数量，改善其形态和分布，使溶解在奥氏体中的碳分布均匀，淬火后钢中可获得较多的板条马氏体，提高其断裂韧性和抗热疲劳性能，从而延长模具的使用寿命。例如用3Cr2W8V钢制成的热挤压模具，常规淬火温度为1080～1120℃，回火温度为560～580℃。当淬火温度提高到1200℃，回火温度为680℃（2倍）时，模具寿命提高数倍。

对于W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速钢、Cr12MoV等高合金冷作模具钢，可适当降低淬火温度，以提高其塑性和韧性，降低脆性开裂倾向，从而提高模具寿命，例如W6Mo5Cr4V2的淬火温度可选在1140～1160℃。

4.化学热处理

化学热处理可以有效提高模具表面的耐磨性、耐腐蚀性、抗咬合性、抗氧化性等性能，几乎所有的化学热处理工艺都可以用于模具钢的表面处理。

研究表明，高碳低合金工具钢和中高碳高合金钢均可进行渗碳或碳氮共渗处理，高碳低合金钢渗碳或碳氮共渗时，应尽可能选择最低加热温度，较低的温度和较短的保温时间，可保证表面有较多的未溶碳化物核心。渗碳碳氮共渗后，表面碳化物呈颗粒状，碳化物总体积明显增加，可提高钢的强度。W6Mo5Cr4V2、65Nb钢模具渗碳后及65Nb钢模具真空渗碳后，模具寿命明显提高。

经500-650℃回火的合金钢模具，可在回火温度以下范围内或与回火同时进行表面氮化或氮碳共渗。

氮化工艺，目前多采用离子氮化、高频氮化等工艺，离子氮化可以缩短氮化时间，获得高质量的氮化层，离子氮化可以提高压铸模具的耐腐蚀性能、耐磨性能、抗热疲劳性能和抗粘连性能。

氮碳共渗可在气体或液体介质中进行，渗氮层脆性小，渗氮时间比渗氮要短得多，经氮碳共渗后，可明显提高压铸模、热挤压模的抗热疲劳性能。氮碳共渗在冷镦模、冷挤压模、冷冲孔模、拉伸模等方面都有很好的应用效果。

冷作模具、热作模具也可进行硫氮或硫氮碳共扩散，近年来许多研究工作表明稀土具有明显的催化作用，从而发展了稀土氮共扩散、稀土氮碳共扩散等新技术、新工艺。

5. 渗硼与金属化

渗硼可采用固体渗硼、液体渗硼、糊状渗硼等，其中应用最为广泛的是固体渗硼，市场上也有固体渗硼剂出售，经固体渗硼后表面层硬度高达1400-2800HV，耐磨性能高，耐腐蚀、抗氧化性能好。

渗硼工艺常用于各种冷作模具上，由于耐磨性的提高，模具寿命可提高几倍甚至十几倍，中碳钢渗硼有时可代替高合金钢制作模具，渗硼也可用于热作模具，如热挤压模具等。

渗硼层较脆，扩散层较薄，渗硼层支撑力较弱，因此可采用硼氮共渗或硼碳氮共渗来强化过渡区，使其硬度变化平稳；渗层较脆，可采用硼钒或硼铝共渗处理。

金属化包括渗铬、渗钒、渗钛等工艺，可用于处理冷作、热作模具，其中TD法（熔盐金属化）在一些情况下已有应用，可使模具寿命提高几倍甚至几十倍。

6. 气相沉积

根据形成的基本原理，气相沉积分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。

PVD分为真空蒸发、溅射和离子镀。离子镀是蒸发和溅射相结合的技术。离子镀附着力强，通镀能力好，基体材料和镀层材料可广泛匹配。近年来，多弧离子镀引起了人们的重视，目前离子镀TiN在模具上应用广泛，这种膜不仅硬度高，而且韧性好，结合性能好，膜层强度高，耐高温。在TiN基础上发展起来的多元膜，如(TiAl)N、(TiCr)N等，性能均优于TiN，是一种比较有前途的新型膜。

CVD是利用化学方法使反应气体在基体材料表面发生反应，形成涂层（TiC、TiN）的方法。CVD的方法很多，通常CVD的反应温度在900℃以上，涂层硬度达2000HV以上。但高温易引起工件变形和沉积层界面发生反应。发展趋势是降低温度和开发新的涂层成分。例如金属有机化合物CVD（MOCVD）、激光CVD（LCVD）、等离子CVD（PCVD）等。

7. 高能束热处理

高能束热处理的热源通常指激光、电子束、离子束等，它们的共同特点是：供给材料表面的功率密度至少为1000W/cm2，它们的共同特点是：加热速度快、加热面积可根据需要选择、工件变形小、不需要冷却介质、加工环境洁净、可控性好、易于实现自动化加工。

国内外对高能束热处理的原理和工艺进行了大量的研究，比较成熟的有激光相变硬化、小尺寸电子束加工、中功率离子注入等，并在提高模具寿命方面得到应用。