模具热处理和表面强化是模具加工中重要的加工技术，是保证磨具质量和使用寿命的重要组成部分。 具体使用证明，当磨具失效时，热疏忽占很大比例。

磨具用途广泛，工作性质千差万别，制造模具的原材料广泛。 目前冲压模具、塑料模具、压铸模具、粉末冶金模具的原材料均以钢材为主，部分磨具也可以采用铸造锌合金和高分子材料制造。

磨料的特性标准及使用标准

磨削建筑钢的关键技术性能如下：

1、硬度和耐磨性（主要磨具失效，决定产品寿命）

2.加工性（模具零件外观复杂，热处理工艺变化小）

3.强度和延展性（有足够的抗压强度以承受高压、冲击载荷等条件和高耐磨性）

4、切割、抛光、耐腐蚀（塑料和添加剂的腐蚀）。

主要用途可分为三类： 磨料建筑钢：

1、冷作工具钢：用金属材料变形磨料在热态下制成，包括：冲压模具、冷挤压模具、冷轧模具、压粉模具等。

主要用途可分为三类： 磨料建筑钢：

1、冷作模具钢：制造金属材料热态变形磨具，包括冲压模具、冷挤压模具、冷轧模具和压粉模具等。 提供高韧性、高耐磨性以及足够的强度和延展性。

2、热作模具钢：生产由受热固体或形状记忆合金在压力下形成的磨具，包括：热锻模和压铸模。规定在高温环境下具有足够的抗压强度、韧性、耐磨性、高热抗疲劳性和传热性能

3、塑料模具钢：生产制造各种注塑模具。 塑料种类较多，法规差异较大，模具钢涵盖范围广。高性能关键要求（热处理工艺变异小、抛光性好、耐腐蚀性能）

采用通用标准：达到规定的性能指标，具有良好的性能，并适当考虑合理性。

磨具常用的热处理方法

模具热处理包括磨料热处理和模具零件热处理。

磨料热处理：是在钢厂进行，以保证钢材的质量，如基本物理性能、合金成分应符合标准或标准。 其特点是大中型工业电炉的批量生产。

模具零件热处理工艺：在模具厂和专业热处理厂进行。 其特点是小批量生产或单件生产，加工工艺复杂多样，机械设备精良。

热处理方法分为初步热处理和最终热处理工艺。 常见的方法有：调质、淬火、热处理、热处理、渗氮、渗氮等，如表所示。

冷作模具钢及热处理工艺

冷模主要用于金属或非金属材料的冲裁、拉伸、弯曲等工艺。 工作零件具有拉伸、压缩、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等机械功能。

关键无效方法：破裂、塌陷、损伤、粘连（咬牙切齿）、咬伤、软化等。

冷作工具钢的重要技术性能：高变形抗力、抗断裂性、耐磨性、消除疲劳性和附着力

常见材料包括：

调质钢、T10A、T12A

9Mn2V低合金钢、CrWMn、9SiCr、GCr15

金钢、高合汽车、Cr12、Cr12MoV

合金钢的主要特点：马氏体相变点Ms、C含量大、合金成分多、合金成分减少。

冷作模具钢及热处理工艺

冷模具钢热处理工艺特点：加热方式（加热或分步加热）、加热材料（选择气氛炉和真空烧结炉）、散热方式（比较温和的散热方式可以减少变形）、表面处理（深冷处理） 、高频淬火）、工艺流程间的安全保护（及时处理）

调质钢热处理工艺：用于中小型简单冷作模具中要求不太高的零件，（T8A、T10A），T10A较常用，强度和延展性较高。 调质钢的切削性能较差，基本热处理后的硬化层为1.5~3.0mm。 调质钢的切削性能较差，基本热处理后的硬化层为1.5~3.0mm。

低合金钢的热处理工艺：又称油淬钢，一般热处理温度较低，在油中冷冻，变形小，尺寸稳定性好。

常用材质有：铬钨合金钢（CrWMn、9CrWMn）、锰钒钢（9Mn2V）、高碳钢锰钢（Cr2）、铬硅钢板（9SiCr）

高合金汽车合金钢的热处理工艺：通常是具有高切削性能和微变形能力的高铬碳钢。 又称微变形钢，是一种高端冷作钢。

Cr12、Cr12MoV、Cr12W、Cr5MoV等

冷作模具钢火焰热处理热处理工艺：专门为简化大、中、超大型冷作模具的生产工艺而开发的。 其热处理工艺的特点是：淬火温度范围宽（880-1150℃），适合手工生产； 切削性能高，空冷后硬度高，芯部特性和热处理变形选择性小。

冷模具钢与热模具钢的区别：冷模具钢注重强度和耐磨性。

冷模具钢与热模具钢的区别：冷模具钢注重强度和耐磨性。 碳含量高，合金成分主要是为了提高切削性能和耐磨性。 热作模具钢强度适中，重点关注红硬性、传热性和耐磨性。 因此，碳含量较低，合金成分主要是为了提高切削性能、耐磨性和红硬性。

塑料模具钢及热处理工艺

塑料模具钢的主要特点：

1、覆盖范围广：从普通钢材到特殊钢材。 特种钢型材有独到的见解，在钢型材前面添加了SM

2.特性要求严格，热处理工艺难度大，对抛光性和镜面玻璃质量有规定

3、防止变形

4、防腐

5. 机械加工性

各种钢材热处理工艺

▇预硬塑料模具钢的热处理工艺

▇易切削预硬塑料模具钢的热处理工艺

▇非合金碳素塑料模具钢的热处理工艺

▇C型塑料模具钢的热处理工艺

▇耐腐蚀塑料模具钢的热处理工艺

▇塑料模具钢及时硬化的热处理工艺

●预硬钢是指在炼钢厂进行最终热处理工序（淬火、回火）的建筑钢材。

●典型的预硬塑料模具钢是SM3Cr2Mo。 热处理方式为：840-880℃热处理，油冷，600-650℃淬火，空冷，32HRC供应强度。

●典型的预硬塑料模具钢是SM3Cr2Mo。 热处理方式为：840-880℃热处理，油冷，600-650℃淬火，空冷，32HRC供应强度。

●对应的美国建筑钢为P20，德国钢40CrMnMo7，日本HPM2。 P20钢渗C后的热处理方法为：820--870℃热处理，150-260℃淬火，空冷，渗入CHRC层强度为58-64。 德国钢40crmnmo7的切削性能优于SM3cr2mo，并且具有较强的工艺性能和抛光性能。

●易切削预硬钢在保持原有特性的同时，添加一种或多种易切削合金成分。

●典型材料有：8crmnWMoVS (8crs)。 当热处理工艺达到40-42HRC时，其切削加工性能与淬火T10A钢（200HBS）非常相似，对抛光和光刻技术具有很强的耐腐蚀性。 典型热处理工艺：800±10℃淬火，保温2-4h，冷却700-720℃，保温4-6h，炉冷，强度=58HRC。

●耐磨易切削钢：5CrNiMnMovsca

●碳素塑料模具钢是冶金工业中质量较高（纯度）的碳素钢，C含量为0.4%-0.6%。

●典型材质有：SM455、SM50、类似S45C-S58C的日本钢种。 热处理方法与传统加工工艺相同。 对于中小型注塑模具零件，精度要求较低，采用该钢牌号。

●渗碳塑料模具钢：对于受到较大冲击的注塑模具零件，要求表面硬核的韧性，选用渗碳钢。 一般零件选用20cr。 对于表面质量要求较高的零件，选用专业钢种：12CrNi3A。

●耐腐蚀塑料模具钢用于制造对金属有腐蚀的塑料制品和磨料零件。

●典型钢号有：Cr13、9Cr18等，可强化马氏体不锈钢。 其热处理工艺与普通不锈钢金属制品相同。

●时硬塑料模具钢：对于外观复杂、精度高、使用寿命长的注塑模具零件，选用时硬钢，以减少热处理过程中的变形，提高模具零件的精度保持性。 时效处理后，模具零件变得疏松（28-34HRC），以利于生产、加工和成型，然后进行时效硬化，以获得所需的综合物理性能。

●奥氏体时效硬化钢具有高强度、优良的加工性能和焊接性能。 在固溶处理条件下，典型钢号为18Ni，强度为28HRC，480℃时效3h，强度可提高至43HRC，保温时间长，强度可达52HRC。

●硬底槽钢经过及时处理和堆积强化，强度可达37-43HRC。 象征钢种有：25crNi3moal。 这种钢在冶金工业中质量较高，一般用于特种冶炼厂。 具有良好的纯度和良好的镜面玻璃研磨性能。 热处理工艺分为：第一次固溶处理（热处理）、第二次时效处理（淬火）和调质处理。

市场常用的塑料模具钢

●718塑料模具钢（43元/个）

●718塑料模具钢：交货状态已预硬至HB285-320（HRC30-35），无需加硬层，永不变形； 可继续淬硬至HRC40。 特点：钢材经加热炉精炼或电渣复溶，适合电腐蚀（火花放电）生产加工，易于抛光； 良好的切削性能，结合良好的物理性能。 主要用到：

（1）长期供应大中型塑料磨具；

(2)大型注塑模具有抛光要求。

●718H（36元/个） 铬镍钼合金钢真空熔炼，出厂前已调质处理。 它具有以下两个优点：没有淬火和热处理工艺变化的风险，无需热处理工艺，降低模具成本。 生产周期短，降低了磨具成本（例如不需要华侨变形）。 易于调整的磨具可采用氮化处理和火眼金眼固化处理，以提高模具的硬度和耐磨性。 718H适用范围：使用寿命长的大中型注塑模具，如家用电器、电脑外壳等表面光滑度较高的橡塑制品。 由于其硬度高，适用于注塑模具中滚压成型的专用工具。 制动系统模具（弯板模具）（根据生产需要可添加火焰淬火或氮化处理）结构件及轴的减量 ● 718H建筑钢特性：抛光及工艺性能良好，建筑钢纯度高。

●出厂状态：预硬HB：330-370

●S136（96元/公司）

●S136——瑞典进口超耐磨、耐腐蚀预硬镜面玻璃结构钢瑞典STAVAX ESR（S-136）高端不锈钢合金钢，具有以下特点：

●耐腐蚀性能好

●良好的抛光性

●耐磨性好

●优良的机器工艺性能

● 将上述优点与良好的热处理可靠性相结合，使该钢种具有非凡的生产特性。 由于其良好的耐腐蚀性，常用于注塑模具的好处如下：

● 维护成本相对较低的磨具长期使用后，模具型腔外观仍保持原有的光滑状态。

HPM38（日立金属材料）

超耐磨耐腐蚀预硬镜面玻璃结构钢HPM38是13Cr系含Mo不锈钢板，经特殊熔炼而成，具有良好的耐腐蚀性能。

HPM38（日立金属材料）

超耐磨、耐腐蚀预硬镜面玻璃结构钢HPM38是13Cr系含Mo不锈钢板。 采用特殊熔炼制造而成，具有良好的耐腐蚀性能。 因此更适合硬度高、镜面玻璃要求高的注塑模具。 HPM38热处理工艺规范变化小，适用于高精度热处理工艺。 另外，它的腐蚀性强，有利于模具的维护。 主要用于日用透明制品（家电、医疗、食品）的高抛光磨具和耐腐蚀压铸模具。 如：通讯设备零件、医疗机械零件等。

特点：抛光性好，耐蚀性好，热处理工艺规范小。

热作模具钢及热处理工艺

热模具主要有锻造模具、热挤压模具、压铸模具等。

主要失效方法：开裂（干裂或机械疲劳开裂）、形状变化或模具叠层塌陷、热疲劳、热磨损和热熔损。

热作模具钢的主要特点：除具有良好的性能外，还具有较强的抗压强度、延展性、各种条件下的强度和耐热性。 一般C含量较低，多成分合金化（包括Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等）

耐磨热作模具钢：用于制造承受较大冲击载荷的热作模具零件。 一般C含量较低，多成分合金化（包括Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等）

耐磨热作模具钢：用于制造承受较大冲击载荷的热作模具零件。

典型钢种：5CrNimo和5CrMnmo。

高热强热作模具钢：制造压铸模、机锻模工作零件的关键。 要求具有较高的热强度、热疲劳、热熔损伤、耐淬火性和耐热性。 一般含有较多的Cr、W、Si、Mo、V等合金成分。也就是说钢种有：4Cr5Mosiv、4Cr5Mosiv1（国外型号H13）、4cr3Mo3Siviviv

热作模具钢具有高耐磨性：具有良好的红硬性热耐磨性、较高的持续高温抗压强度、持续的高温韧性和耐热性。 表示钢种：3Cr2W8V，W含量大。淬火温度高：1100-115℃。 为了减少变形，加热应缓慢而复杂，大中型零件应加热。

其他模具钢的热处理工艺

磨具采用生铁热处理工艺：大中型复杂磨具的生产一般采用球墨铸件和合金铸铁。 淬火和高温回火是典型的热处理工艺。

铸钢磨料的热处理：大中型锻模，主要代表ZG5CrMnMo、ZG5CrNiMo等。淬火、回火通常是热处理工艺。

钢结硬质合金刀具的热处理工艺：以钢母材为结合相，以金属碳化物为硬质相，按粉末冶金工艺压制锻烧。 其热处理工艺与合金结构钢基本相同。

时效硬化钢

凡是能通过时效热处理提高硬度的碳钢都称为时效硬化碳钢。 典型的钢品牌包括奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。 前者的基本特点是含碳量≤0.03%，含镍量18%～25%，并添加各种合金成分以产生适时硬化。 主要用于飞机、火箭发动机壳体等上的一些零件，也用于压铸件等。沉淀硬化不锈钢可分为马氏体-奥氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体沉淀硬化不锈钢。 马氏体-奥氏体沉淀硬化不锈钢可用作薄壁结构、蜂窝结构、材料储罐、火箭发动机壳体、机场压力容器等。 奥氏体沉淀硬化不锈钢能抵抗空气、水和其他物质的侵蚀，用于制造液体火箭外壳和核电站的某些部件。

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