模具熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀及走勢(shì)

模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過(guò)程，對(duì)模具的制造精度、模具的強(qiáng)度、模具的工作壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)際模具熱處理技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)、模具的表面強(qiáng)化技術(shù)和模具材料的預(yù)硬化技術(shù)。

模具的真空熱處理技術(shù)



真空熱處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型的熱處理技術(shù)，它所具備的特點(diǎn)，正是模具制造中所迫切需要的，比如防止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣，消除氫脆，從而提高材料（零件）的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素，決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。



模具真空熱處理中主要應(yīng)用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件（如模具）真空加熱的優(yōu)良特性，冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要，模具淬火過(guò)程主要采用油冷和氣冷。對(duì)于熱處理后不再進(jìn)行機(jī)械加工的模具工作面，淬火后盡可能采用真空回火，特別是真空淬火的工件（模具），它可以提高與表面質(zhì)量相關(guān)的機(jī)械性能，如疲勞性能、表面光亮度、耐腐蝕性等。



熱處理過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使得模具的智能化熱處理成為可能。由于模具生產(chǎn)的小批量（甚至是單件）、多品種的特性，以及對(duì)熱處理性能要求高和不允許出現(xiàn)廢品的特點(diǎn)，又使得模具的智能化熱處理成為必須。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本等，在真空高壓氣淬方面，發(fā)展的也很快，主要針對(duì)目標(biāo)也是模具。



模具的表面處理技術(shù)



模具在工作中除了要求基體具有足夠高的強(qiáng)度和韌性的合理配合外，其表面性能對(duì)模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要。模具的表面處理技術(shù)，是通過(guò)表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù)，改變模具表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。目前在模具制造中應(yīng)用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。



由于滲氮技術(shù)可形成優(yōu)良性能的表面，并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調(diào)性，同時(shí)滲氮溫度低，滲氮后不需激烈冷卻，模具的變形極小，因此模具的表面強(qiáng)化是采用滲氮技術(shù)較早，也是應(yīng)用最廣泛的。



模具滲碳是為了提高模具的整體強(qiáng)韌性，即模具的工作表面具有高的強(qiáng)度和耐磨性。硬化膜沉積技術(shù)目前較成熟的是CVD、PVD。模具自上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始采用涂覆硬化膜技術(shù)。目前的技術(shù)條件下，硬化膜沉積技術(shù)（主要是設(shè)備）的成本較高，仍然只在一些精密、長(zhǎng)壽命模具上應(yīng)用，如果采用建立熱處理中心的方式，則涂覆硬化膜的成本會(huì)大大降低，更多的模具如果采用這一技術(shù)，可以整體提高我國(guó)的模具制造水平。



模具材料的預(yù)硬化技術(shù)



自上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始，國(guó)際上就提出預(yù)硬化的想法，但由于加工機(jī)床剛度和切削刀具的制約，預(yù)硬化的硬度無(wú)法達(dá)到模具的使用硬度，所以預(yù)硬化技術(shù)的研發(fā)投入不大。隨著加工機(jī)床和切削刀具性能的提高，模具材料的預(yù)硬化技術(shù)開(kāi)發(fā)速度加快，到上個(gè)世紀(jì)80年代，國(guó)際上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在塑料模用材上使用預(yù)硬化模塊的比例已達(dá)到30%（目前在60%以上）。



我國(guó)在模具材料的預(yù)硬化技術(shù)方面，起步晚，規(guī)模小，目前還不能滿足國(guó)內(nèi)模具制造的要求。采用預(yù)硬化模具材料，可以簡(jiǎn)化模具制造工藝，縮短模具的制造周期，提高模具的制造精度。可以預(yù)見(jiàn)，隨著加工技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)硬化模具材料會(huì)用于更多的模具類(lèi)型。