冷作模具及冷作模具钢的主要热处理工艺有哪些？

冷作模具与模具的热处理种类较多，通常而言，冷作模具主要包括冷冲裁模具、冷镦模具、冷挤压模具、冷拉深模具、拉丝模具、滚丝模具等，其工作时受力与服役条件存在较大的差异，加上形式与结构的不同，故其工作条件与性能要求不一致。选择合适的模具材料（冷冲裁冷冲压模具钢、冷镦模具钢、冷挤压模具钢、冷拉深模具钢、基体钢、无磁模具钢等）并进行最佳的热处理，是满足模具性能要求和提高使用寿命的根本所在，以下是无锡市瀚超特殊钢有限公司技术中心整理的有关冷作模具的基本热处理工艺与热处理特点，以利于热处理工作者灵活选用与参考。
⒈预备热处理：
预备热处理的目的是为了给最终的模具热处理提供良好的组织形态与结构，消除锻造毛坯的应力与降低硬度，以利于进行切削加工，通常进行球化退火处理。另外为了消除网状碳化物，需要进行正火或调质处理。
⒉去应力退火或高温回火：
去应力退火或高温回火是在相变点以下进行的热处理，没有组织与结构的改变，目的是消除机械加工应力，减少最终的热处理变形。对于热处理后进行线切割的模具，应消除或减小应力，稳定模具的尺寸，并对于表层组织有所改善，需要及时高温回火。
⒊冷作模具的淬火与回火：
模具的淬火与回火是获得规定的组织与技术要求的重要工序，是影响模具使用性能与使用寿命的关键步骤，为确保模具淬火与回火后达到设计的要求，应从以下几个方面进行重点关注：
⑴、根据模具的形状与结构特点，考虑其淬火后变形的趋势，对于影响变形的区域进行堵塞、捆绑或包扎等，确保各部分均匀加热与冷却。
⑵、模具材料应符合设计要求，对于工作表面进行外观检查，避免表面裂纹、划伤、磕碰伤的出现，同时确保表面无锈蚀和不存在未车削掉的氧化或脱碳层。
⑶、合理选择最佳的热处理加热温度和保温时间，使奥氏体固溶一定的合金元素，以保证模具的淬透性、淬硬性、强度和热硬性等，同时也残留部分过剩碳化物，以保证细化晶粒、提高模具的耐磨性和具有一定的韧性等，为减小模具的内部应力和防止模具的变形，必要时进行预热或阶梯加工，确保模具内外温度的均匀与一致性。
选择模具的加热保温时间，应根据模具的截面尺寸与材质、装炉量以及加热设备的传热方式，其基本原则是模具内外温度均匀一致，并可生成奥氏体且晶粒均匀，内部溶解部分碳化物。高合金钢应采用二次或多次回火处理，回火温度与模具的大小、模具材料有关，应注意避开回火脆性区。需要注意的是，加热时间的长短对于模具的热处理质量有重要的影响。
⑷、模具的淬火冷却介质：根据冷作模具的合金元素含量的不同，其淬透性存在较大的差异，高合金钢具有高的淬透性，而低合金钢尤其是尺寸较大、要求整体有较高的硬度要求的模具，需要采用冷却较为激烈的介质，才能获得要求的硬度等技术指标。通常原则为在满足模具技术要求的前提下，尽可能选择冷却较为缓慢的冷却介质，为减少热处理的变形与开裂，要采取必要的措施，通常的淬火冷却方法有气冷、油冷、双介质淬火（水淬-油冷、油淬-水冷等）、盐浴分级淬火、盐浴等温淬火、压板淬火等，另外可选用新型的淬火介质，从而满足不同冷作模具的性能需要。
⑸、防止模具在加热和冷却过程中的表面氧化脱碳的发生，作为模具的表面，一旦产生了该类致命缺陷，将会严重降低其表面质量，影响模具的使用寿命与制品的表面质量，另外也可能造成模具的热处理开裂或严重的变形，因此对于精密和复杂模具，应选择在真空炉、盐浴炉、可控气氛炉等设备中完成其加热，如果没有该类设备，只能在井式电阻炉、箱式电阻炉中加热时，则需要采取表面保护措施。
⒋模具的冷处理：
模具的冷处理是为了稳定精密和复杂冷作模具的尺寸，使残余奥氏体转变为马氏体组织，减少钢中的残留奥氏体数量，从而达到稳定尺寸、提高模具的整体硬度和耐磨性的目的，通常冷处理温度在-70℃以下，停留时间为0.5~lh。
⒌模具的强韧化或表面处理：
为提高冷作模具的使用寿命，在实际的热处理过程中，冷作模具可采用低淬低回、高淬高回、等温淬火等提高模具强韧性及使用寿命的措施，这应根据具体模具的服役条件与时效形式来合理选择与试验。模具的表面处理或称为改性处理是目前提高模具表面硬度、耐磨性、抗腐蚀性及疲劳强度的有效措施。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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