简析常用模具材料及其热处理工艺

简析常用模具材料及其热处理工艺

邓志勇

中山市富斯特工业有限公司528400

摘要：近些年，模具行业发展如火如荼。但由于我国模具行业起步较晚，因而在材料质量与热处理工艺方面存在诸多不足。随着行业市场的竞争加剧，怎样提高模具生产质量、节约产生周期成为企业主要研究内容，实现经济效益最大化。为此，笔者结合实践研究，就常用模具材料与热处理工艺进行简要分析。

关键词：模具材料；热处理；工艺分析

模具作为重要加工装备，是我国制造业发展基础前提。伴随着工业生产技术的提高，对模具材料属性要求业有了新的要求，材料使用量不断增加。模具材料性能高低关系着产品质量与经济效益。影响模具使用年限的因素有热处理不当、材料选择不当、工艺技术不到位。其中，热处理不当影响占据50%、选择不当占据29%。因此，做好模具材料与热处理控制尤为关键。

一、模具材料与热处理工艺重要作用

（一）模具制造对装备制造业的作用

模具制造作为装备制造业重要环节，装备制造业发展对现代工业发展具有重要影响。工业发展在社会发展中占据重要地位，特别是模具制造业相对于发达国家有待进一步提升。目前，我国为顺应全球工业发展在模具制造业中投入了大量人力、物力、财力，推动装备制造业进步。因此，工业发展中需要加大各方面物资投入。

（二）材料与热处理对模具加工的作用

第一，模具材料采购是模具加工第一环节，材料质量影响着模具质量与模具制造效率。通常判断模具质量需要从模具表面光滑性、模具精准性、模具性能。其中，光滑度与精准性需要依靠制造的机械设备，若设备与技术成熟其模具表格比较光滑、精准，反之模具表面粗糙、偏差大。此外，模具性能关系着生产效率，分为加工设计、选材标准、热处理工艺。其中，材料选择是主要因素，不管对成品质量还是加工过程都有着重要影响。模具材料准确性决定着模具制造效果。第二，热处理是确保产品发挥有效作用的根本。模具产品质量与性能离不开热处理技术，材料需要经过热处理才能发挥有效作用。

二、模具材料概述

（一）冷作模具材料

该种材料类型复杂且形状结构差异明显，模具材料应用条件与性能差异显著。所以，采用冷作模具过程中要求立足于多方面考量。现阶段，常见冷作模具分为高速钢、硬质合金、碳素工具钢、合金工具钢。

（二）热作模具材料

热作模具要求严格，需要在600℃下运行，因而对模具材料要求严格，模具材料的强度、硬度、耐磨性较高。另一方面，模具材料还要具有得良好的抗氧化性与抗腐蚀性，想要顺应加工技术，一些先进设备对模具材料的韧性要求严格。伴随着热加工技术进步，很多新的材料如雨后春笋般的涌现，诸如：铁基高温合金、难熔合金等材料。

（三）塑料模具材料

石油事业的进步推动了塑料模具发展，随着塑料制品逐渐增多，用于制品的塑料模具需求量也在不断增加。相对于以上两种形式，塑料模具性能比较特殊，具有较高的硬度，通常耐磨性与充足的深度。同时，还有较高的耐热性，200℃--250℃下塑料模具也不会发生变形、氧化、稳定性强。

三、冷作模具材料与热处理工艺

冷作模具使用年限与模具硬度、强度、耐磨性有直接关系。所以，冷作模具热处理要求严格，材料的主要性能要求是具有良好的耐磨性、高强度、韧性。同时，良好的抗疲劳性，抗磨擦性与咬合性。

（一）低淬透性冷作模具钢与热处理

冷作模具材料分为低淬透性冷作模具钢，低变形冷作模具钢与高合金工具刚。低淬透性冷作模具钢以碳素工具钢为主，因为碳含量较多，耐热性强，在临界快速的冷却并产生热应力的变形，该变形影响模具收缩方向。碳素工具钢含碳量越高，收缩量越大，越容易造成模具内部内应力增加。为此，只有通过回火或其他方法消除。不过，关于变形量大小也会受模具截面尺寸、淬火温度影响。所以，淬火工艺对模具钢冷作模具使用年限影响较大。

（二）低变形冷作模具钢与热处理

关于低变形冷作模具钢主要集中于碳素工具钢的条件下添加少量合金元素。其中，CrWMn道作为常见钢种具有良好的淬透性，在淬火过程中无需较强冷却，淬火变形量少于碳素工具钢。不过，该类钢变形也会受到淬火加热温度与模具截面尺寸制约。低变形冷作模具钢淬火温度控制过程中，受钨形式碳化物影响，淬火低温回火过程中存在很多碳化物且硬度强。温度达到800℃时，硬度达到63HRC，且具有较强的抗弯强度与韧性。若持续提升淬火温度，低变形冷作模具钢的硬度得将会减少，抗弯强度减小。温度超过850℃后，硬度持续降低。为此，做好淬火温度控制关系着模具钢变形量与耐磨性，具有重要作用。

（三）高合金工具钢与热处理

高合金工具钢性能和碳素工具钢不同，前者强度、耐磨性更强，碳含量高且含有较多碳化物元素。所以，高合金工具港剧有较强的透淬性、耐磨性、热硬度。高合金工具钢在淬火过程中无需迅速冷却，形成内应力较小。高合金钢模具淬火在温度控制上需要根淬火变形确定。冷却方法需要结合模具要求与实际状态制定。高合金工具回火抗力大，所以回火过程中可能造成马氏体分解与剩余奥氏体变形，影响模具尺寸。所以，高合金工具钢需做好低温淬火、回火控制，才能得到高强度、高韧性、高耐磨性的模具。材料加工时，还要结合实际运行条件选择适合的淬火、回火形式。

四、模具材料与热处理工艺发展趋势

第一，材料革新。模具材料作为模具加工前提条件，生产高质量模具需要准确选择模具材料。不过，模具材料是有限的，科学应用先进技术利用各元素间的组合生成新型模具材料也是需要考虑的问题。创新模具材料才能推动现代模具制造业发展。第二，热处理工艺走向多样化。模具材料热处理工艺有待进一步完善，是推动现代工业进步主要环节。热处理工艺在工业发展中占据重要地位，创新的与优化热处理技术有利于提高热处理工艺水平。引进先进热处理工艺取缔传统处理工艺，进一步深入研究从而推动热处理工艺走向多元化，更好的应用在工业制造中。第三，促进工业发展的催化剂。工业发展是一个国家综合实力的集中展现，模具加工作为工业产业核心，模具材料与热处理工艺的提高有助于产品性能与质量提高，成为推动工业进步的催化剂。在今后发展中，模具材料与热处理工艺占将集中于材料与技术创新，是今后工业发展主流趋势。

结语：

总而言之，模具制造中模具材料物质基础与技术控制是主要内容。模具材料性能效果关系着模具使用年限。所以，延长模具使用年限需要做好模具热处理热处理工艺是确保模具性能主要环节。若模具材料热处理不当将影响其性能，比如：韧性、磨损性，减小工作年限与产品质量。在实际工作中，我们要结合冷冲模具发实际情况选择相应的热处理工艺。

参考文献：

[1]郝胜江.关于冲压模具常用金属材料及其热处理工艺研究[J].科学技术创新,2019(07):149-150.

[2]黄黎明.关于冲压模具常用金属材料及其热处理工艺研究[J].世界有色金属,2018(18):261+263.

[3]韩方恒.关于石墨烯改性模具材料的热处理工艺研究[J].化工管理,2018(26):132-133.

[4]孔藤桥.刍议冷冲压模具常用金属材料与热处理工艺[J].中国金属通报,2018(07):84-85.

[5]王婷.冷冲压模具常用金属材料及其热处理工艺研究[J].科技创新与应用,2018(01):69-70.