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微注塑 模具群！選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學成分和力學效能各不相同，因此製造工藝路線不同；同樣，不同型別塑料模具鋼採用的熱處理工藝也是不同的。本節主要介紹塑料模具的製造工藝路線和熱處理工藝的特點。一、熱處理名詞解釋1、退火
(1)概念：將鋼加熱到適當溫度，保持一定時間，然後緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝。
(2)目的：
a、將低鋼的硬度，提高塑性(以利於切削加工)；
b、細化晶粒，均勻鋼的組織及成分；
c、消除鋼中的殘餘內應力，防止變形開裂
(3)分類：完全退火；球化退火；去應力退火
2、正火
(1)概念：將鋼加熱到ac3或accm以上30～500c，保溫適當的時間，在空氣中冷卻的工藝方法。
(2)目的：與退火的目的基本相同，但正火冷卻速度比退火稍快，故正火後得到的珠光體組織比較細，強度、硬度比退火鋼高。
正火比退火生產周期短，成本低操作方便，故在可能條件下優先採用正火，但複雜零件宜採用退火。
3、淬火
(1)概念：將鋼加熱到ac3或ac1以上某一溫度，保溫一定時間，然後以適當速度冷卻，獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。
(2)目的：為了獲得馬氏體，提高鋼的強度和硬度。
4、回火
(1)概念：將淬火後的鋼，再加熱到ac1點以下的某一溫度，保溫一定時間，然後冷卻到室溫的熱處理工藝。
(2)目的：
a、消除內應力；
b、獲得所需的力學效能(提高鋼的韌性，適當調整鋼的強度和硬度)；
c、穩定組織和尺寸
二、塑料模具的製造工藝路線
1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具
例如，20，20cr，20crmnti等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→冷擠壓成形→再結晶退火→機械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
2.高合金滲碳鋼製模具
例如12crni3a，12crni4a鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火併高溫回火→機械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
3.調質鋼製模具
例如，45，40cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→調質→機械精加工→修整、拋光→裝配。
4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具
例如t7a～t10a，crwmn，9sicr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機械粗加工→去應力退火→機械半精加工→機械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
5.預硬鋼製模具
例如5nisica，3cr2mo(p20)等鋼。對於直接使用棒料加工的，因供貨狀態已進行了預硬化處理，可直接加工成形後拋光、裝配。對於要改鍛成坯料後再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理(34～42hrc)→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。
三、塑料模具的熱處理特點
(一)滲碳鋼塑料模的熱處理特點
1.對於有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具，要選用滲碳鋼來製造，並把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。
2.對滲碳層的要求，一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm，當壓制含硬質填料的塑料時模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm，壓制軟性塑料時滲碳層厚度為0.8～1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%～1.0%為佳。若採用碳、氮共滲，則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。
3.滲碳溫度一般在900～920℃，複雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時間為5～10h，具體應根據對滲層厚度的要求來選擇。滲碳工藝以採用分級滲碳工藝為宜，即高溫階段(900～920℃)以快速將碳滲入零件表層為主；中溫階段(820～840℃)以增加滲碳層厚度為主，這樣在滲碳層內建立均勻合理的碳濃度梯度分布，便於直接淬火。
4.滲碳後的淬火工藝按鋼種不同，滲碳後可分別採用：重新加熱淬火；分級滲碳後直接淬火(如合金滲碳鋼)；中溫碳氮共滲後直接淬火(如用工業純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具)；滲碳後空冷淬火(如高合金滲碳鋼製造的大、中型模具)。
(二)淬硬鋼塑料模的熱處理
1.形狀比較複雜的模具，在粗加工以後即進行熱處理，然後進行精加工，才能保證熱處理時變形最小，對於精密模具，變形應小於0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分嚴格，因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等。應在保護氣氛爐中或在嚴格脫氧後的鹽浴爐中加熱，若採用普通箱式電阻爐加熱，應在模腔面上塗保護劑，同時要控制加熱速度，冷卻時應選擇比較緩和的冷卻介質，控制冷卻速度，以避免在淬火過程中產生變形、開裂而報廢。一般以熱浴淬火為佳，也可採用預冷淬火的方式。
3.淬火後應及時回火，回火溫度要高於模具的工作溫度，回火時間應充分，長短視模具材料和斷面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。
(三)預硬鋼塑料模的熱處理
1.預硬鋼是以預硬態供貨的，一般不需熱處理，但有時需進行改鍛，改鍛後的模坯必須進行熱處理。
2.預硬鋼的預先熱處理通常採用球化退火，目的是消除鍛造應力，獲得均勻的球狀珠光體組織，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工效能或冷擠壓成形效能。
3.預硬鋼的預硬處理工藝簡單，多數採用調質處理，調質後獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度範圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要求。由於這類鋼淬透性良好，淬火時可採用油冷、空冷或硝鹽分級淬火。表3-27為部分預硬鋼的預硬處理工藝，供參考。
表1 部分預硬鋼的預硬處理工藝
鋼 號
加熱溫度/℃
冷卻方式
回火溫度/℃
預硬硬度hrc
3cr2mo
830～840
油冷或160～180℃硝鹽分級
580～650
28～36
5nisca
880～930
油冷550～680
30～45
8cr2mnwmovs
860～900
油或空冷
550～620
42～48
p4410
830～860
油冷或硝鹽分級
550～650
35～41
sm1830～850
油冷620～660
36～42
(四)時效硬化鋼塑料模的熱處理
1.時效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進行固溶處理，即把鋼加熱到高溫，使各種合金元素溶入奧氏體中，完成奧氏體後淬火獲得馬氏體組織。第二步進行時效處理，利用時效強化達到最後要求的力學效能。
2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進行，加熱時間分別可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火採用油冷，淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時能準確控制終鍛溫度，鍛造後可直接進行固溶淬火。
3.時效處理最好在真空爐中進行，若在箱式爐中進行，為防模腔表面氧化，爐內須通入保護氣氛，或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑，在裝箱保護條件下進行時效。裝箱保護加熱要適當延長保溫時間，否則難以達到時效效果。部分時效硬化型塑料模具鋼的熱處理規範可參照表2。
表2 部分時效硬化鋼的熱處理規範
鋼 號
固溶處理工藝
時效處理工藝
時效硬度hrc
06ni6crmovtial
800～850℃油冷
510～530℃×(6～8)h
43～48
pms800～850℃空冷
510～530℃×(3～5)h
41～43
25crni3moal
880℃水淬或空冷
520～540℃×(6～8)h
39～42
sm2900℃×2h油冷+700℃×2h
510℃×10h
39～40
pcr1050℃固溶空冷
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