1．金屬組織

1.1金屬

具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體（即晶體）。

1.2合金

由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質(zhì)。

相：合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分。

1.3固溶體

是一個（或幾個）組元的原子（化合物）溶入另一個組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。

1.4固溶強(qiáng)化

由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點，使晶格發(fā)生畸變，使固溶體硬度和強(qiáng)度升高，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象。

1.5化合物

合金組元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.6機(jī)械混合物

由兩種晶體結(jié)構(gòu)而組成的合金組成物，雖然是兩面種晶體，卻是一種組成成分，具有獨立的機(jī)械性能。

2．金屬硬度

2.1硬度

金屬的硬度，是指金屬表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入而引起的塑性變形的抗力，硬度越高表明金屬抵抗塑性變形的能力越強(qiáng)，金屬產(chǎn)生塑性變形越困難。硬度試驗方法簡單易行，又無損于零件。實際常使用的硬度試驗方法有：布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種。三種硬度試驗值有大致的換算關(guān)系，見表一。

布氏硬度HB：布氏硬度是用載荷為P的力把直接D的鋼球壓入金屬表面，并保持一定的時間，測量金屬表面上的壓痕直徑d，據(jù)此計算出的壓痕面積AB，求出每單位面積所受力，用作金屬的硬度值，叫布氏硬度，記作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，適用于測定退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。

2.1.1洛氏硬度HRA、HRC：

洛氏硬度是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的硬度測量的方法，因為操作簡便、迅速，可以直接讀出硬度值，不損傷工件表面，可測量的硬度范圍較寬。但洛氏硬度也有一些缺點，如因壓痕小，對材料有偏析及組織不均勻的情況，測量結(jié)果分離度大，再現(xiàn)性較差。洛氏硬度(HR)也是用壓痕的方式試驗硬度。它是用測量凹陷深度來表示硬度值。洛氏硬度試驗用的壓頭分硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。硬質(zhì)壓頭為頂角為120o的金剛石圓錐體，使用于淬火鋼等硬的材料。HRA硬度有效范圍是>70，適用于硬質(zhì)合金、表面淬火層及滲碳層;HRC硬度有效范圍是20-68(相當(dāng)于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，適用于淬火鋼及調(diào)質(zhì)鋼。

2.1.2洛氏硬度HRB

洛氏硬度HRB的測量采用直徑1.588mm(1/16")的鋼球，適用于退火鋼、有色金屬等，硬度有效范圍是25-100（相當(dāng)于HB60-230)。

2.1.3維氏硬度HV

維氏硬度也是利用壓痕面積上單位應(yīng)力作為硬度值計量。維氏硬度所使用的壓頭是錐面夾角為136o的金剛石四方錐體。試驗時，在載荷P的作用下，在試樣試驗面上壓出一個正方形壓痕。測量壓痕兩對角線的平均長度d，借以計算壓痕面積AV，以P/AV的數(shù)值表示試樣的硬度，以HV表示。維氏硬度的優(yōu)缺點：維氏硬度有一個連續(xù)一致的標(biāo)度；試驗負(fù)荷可任意選擇，所得的硬度值相同。試驗時加載的壓力小，壓入深度淺，對工件損傷小。特別適用于測量零件的表面淬硬層及經(jīng)過表面化學(xué)處理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精確。但是維氏硬度的試驗操作較麻煩，一般在生產(chǎn)上很少使用，多用于實驗室及科研方面。

2.1.4硬度值對照表：

3．金屬材料機(jī)械性能（或稱為力學(xué)性能）

金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計和選材時的主要依據(jù)。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、彈性、剛度、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。下面將分別討論各種機(jī)械性能。 

3.1強(qiáng)度

強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過量塑性變形或斷裂）的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指針。 

3.2塑性

塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。

3.3疲勞

前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指針。實際上，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會產(chǎn)生疲勞。 
沖擊韌性

以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。 

3.4彈性

金屬材料在外力作用下產(chǎn)生不永久變形的能力稱為彈性。

3.5剛度

剛度是指金屬材料抵抗彈性變形的能力。在工程應(yīng)用中絕大多數(shù)零件都在彈性狀態(tài)下工作，工作過程中不允許有過多的彈性變形。因此，對材料的剛度都有一定的要求。

4． 鋼的分類

鋼是以鐵、碳為主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11% 。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料。

按化學(xué)成分，分為碳素鋼（簡稱碳鋼）與合金鋼兩大類。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金，除鐵、碳為其主要成分外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。碳鋼具有一定的機(jī)械性能，又有良好的工藝性能，且價格低廉。因此，碳鋼獲得了廣泛的應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿足需要，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些元素（稱為合金元素）而得到的多元合金。與碳鋼比，合金鋼的性能有顯著的提高，故應(yīng)用日益廣泛。

由于鋼材品種繁多，為了便于生產(chǎn)、保管、選用與研究，必須對鋼材加以分類。按鋼材的用途、化學(xué)成分、質(zhì)量的不同，可將鋼分為許多類：

4.1按用途分類

按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類。

4.1.1結(jié)構(gòu)鋼

用作各種機(jī)器零件的鋼，包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動軸承鋼。

用作工程結(jié)構(gòu)的鋼，包括碳素鋼中的甲、乙、特類鋼及普通低合金鋼。

4.1.2工具鋼

用來制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼。

4.1.3特殊性能鋼

是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼?？煞譃椴讳P鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。

4.2按化學(xué)成分分類

按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。

4.2.1碳素鋼

按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量≤0.25%）；中碳鋼（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳鋼（含碳量≥0.6%）。

合金鋼

按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；中合金鋼（合金元素總含量5%--10%）；高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。此外，根據(jù)鋼中所含主要合金元素種類不同，也可分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。

4.3按質(zhì)量分類

按鋼材中有害雜質(zhì)磷、硫的含量可分為普通鋼（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）；優(yōu)質(zhì)鋼（磷、硫含量均≤0.040%）；高級優(yōu)質(zhì)鋼（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。

4.4按冶煉爐的種類

將鋼分為平爐鋼（酸性平爐、堿性平爐），空氣轉(zhuǎn)爐鋼（酸性轉(zhuǎn)爐、堿性轉(zhuǎn)爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）與電爐鋼。

4.5按冶煉時脫氧程度

將鋼分為沸騰鋼（脫氧不完全），鎮(zhèn)靜鋼（脫氧比較完全）及半鎮(zhèn)靜鋼。

鋼廠在給鋼的產(chǎn)品命名時，往往將用途、成分、質(zhì)量這三種分類方法結(jié)合起來。如將鋼稱為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼等。

5.  模具零件及其材料

模具由模架和模芯及相關(guān)配件組成，模架和配件由專業(yè)的廠家按常用的系列規(guī)格做好供選擇，模具工廠一般只做模芯加工和裝配。模具的各種不同主要是在模芯，針對不同形狀的產(chǎn)品，模具設(shè)計人員把模芯設(shè)計成各種形式，如：點進(jìn)料、直進(jìn)料、潛進(jìn)料、滑塊、抽芯、直頂出、推板頂出、二次頂出、熱流道、氣體輔助等，其目的是為了能按產(chǎn)品設(shè)計要求成型和方便完整地脫出模具，同時也要考慮到模芯在加工時的易加工性及模具使用的壽命。

模具各部分用的鋼材各有不同，模架一般用中碳鋼45#或50#，配件用高碳鋼加熱處理，模芯的鋼材用成分較復(fù)雜的合金鋼，有預(yù)硬鋼和熱處理鋼及鏡面鋼等，其不同的國家用的牌號各不相同，如：NAK80、718、SKD61（日本）P20、H13、（美國）2344、2738（德國）S136、8407（瑞士）等。

現(xiàn)在通常說模具質(zhì)量的好壞，主要區(qū)別在模芯的加工精密程度和模具的反復(fù)使用壽命，這又很大程度上依靠精密的加工設(shè)備和合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，當(dāng)然模具的制造周期也是一個很重要的考慮因素，模具制造的周期因模芯的復(fù)雜性由30天到90天不等（在中國），歐洲有的要120天到180天。

德國在模具上現(xiàn)有的優(yōu)勢在設(shè)備精密、鋼材的優(yōu)良，不足是勞動力成本高，制造周期長，中國的優(yōu)勢在勞動力成本低，制造周期短，不足是設(shè)備不夠精良，加工精密度相對較低。

5.1模具標(biāo)準(zhǔn)件材料

模具標(biāo)準(zhǔn)件材料主要有SKD61、SKD61-F、CH13、SKS3、SKH51、FDAC、SUJ2（以上均為日本JIS標(biāo)準(zhǔn)）

5.2模具成型件材料

NAK80、718、SKD61（日本）P20、H13、（美國）2344、2738（德國）S136、8407（瑞士）等。

6．國內(nèi)外模具鋼材生產(chǎn)情況

6.1國產(chǎn)模具鋼材介紹： 

 國產(chǎn)塑料模具鋼

國產(chǎn)冷作模具鋼

國產(chǎn)熱作模具鋼

6.2部分進(jìn)口鋼材介紹：

HITACHI  鋼材

[YSS]
日立金屬所出產(chǎn)之安來鋼YSS，是同精選之高純度的“真砂鐵礦砂”通過自創(chuàng)的“低溫還原法”精練，成功創(chuàng)出YSS海棉鐵作為原鐵，令鋼中雜質(zhì)含量減到極少。并使用高質(zhì)電熔爐及精密儀器提練，所有練制步驟（如熱作、冷作、熱處理）均經(jīng)嚴(yán)格控制。高質(zhì)量之水平可在鋼材身上反映出來。
我們并能為顧客生產(chǎn)特別要求之鋼材，我們之品質(zhì)保證系統(tǒng)及技術(shù)支援服務(wù)使YSS鋼材在世界不同市場上贏取到極高之信譽(yù)。

[各項同性]
我們稱這新技術(shù)研究成果為“各向同性”鋼材?！案飨蛲浴惫ぞ咪摵涂伤苄凿撝Q是因其能減少縱向鍛煉間之機(jī)械性能差異，使其質(zhì)量更普通鋼材。其所制造之產(chǎn)品，均能達(dá)到更穩(wěn)定之機(jī)械特性及更長之使用壽命。故此，這種新鋼材已得到曾經(jīng)使用過之客戶極高評價。

HPM7新型預(yù)硬P20塑料模鋼 

HPM50卓越表面質(zhì)量P21塑料模具鋼

HPM38高優(yōu)質(zhì)鏡面塑料模具鋼(420 ESR)

DAC特種熱壓合金模鋼(SKD 61)

SLD高耐磨冷作工具鉻鋼(SLD 11)

SGT不變形耐磨油鋼(SKS 3)

ACD37冷加工用工具鋼

CENAI抗腐蝕性及易切削性塑料模具鋼(P21)

FDAC快削預(yù)硬壓鑄合金模鋼(SLD 61)

一勝百鋼材

一勝百之瑞典工廠生產(chǎn)的鋼材以其質(zhì)量享譽(yù)全球，718模具鋼幾乎成了塑料模具最常用的型腔材料，最新生產(chǎn)的HOTVAR熱作鋼在HRC54-56時能適合在650攝氏度工作。

日本大同優(yōu)質(zhì)鋼材

7．模具選材原則

7.1滿足工作條件要求

7.1.1耐磨性

坯料在模具型腔中塑性變形時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 

硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料有關(guān)。

7.1.2強(qiáng)韌性

模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負(fù)荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性。

模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。

7.1.3疲勞斷裂性能

模具工作過程中，在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。

模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。

7.1.4高溫性能

當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn)，會使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度

7.1.5耐冷熱疲勞性能

有些模具在工作過程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。

7.1.6耐蝕性

有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。

滿足工藝性能要求

模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。

7.1.7可鍛性

具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。

7.1.8退火工藝性

球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。

7.1.9切削加工性

切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。

7.1.10氧化、脫碳敏感性

高溫加熱時抗氧化性能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。

7.1.11淬硬性

淬火后具有均勻而高的表面硬度。

7.1.12淬透性 

淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。

7.1.13淬火變形開裂傾向

常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。

7.1.14可磨削性

砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。

7.2滿足經(jīng)濟(jì)性要求

在模具選材時，必須考慮經(jīng)濟(jì)性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進(jìn)口材料。

另外，在選材時還應(yīng)考慮市場的生產(chǎn)和供應(yīng)情況，所選鋼種應(yīng)盡量少而集中，易購買。

8．常用熱處理方法

8.1退火

將鋼材加熱到一定溫度，保溫一段時間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。

8.1.1完全退火和等溫退火

完全退火又稱重結(jié)晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理。 

8.1.2球化退火

球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。

8.1.3去應(yīng)力退火

去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。

8.2淬火

將鋼材加熱到一定溫度，保溫一段時間后，在一定介質(zhì)（水、油等）中冷卻的熱處理工藝。

淬火時，最常用的冷卻介質(zhì)是鹽水，水和油。鹽水淬火的工件，容易得到高的硬度和光潔的表面，不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點，但卻易使工件變形嚴(yán)重，甚至發(fā)生開裂。而用油作淬火介質(zhì)只適用于過冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。

8.3正火

將鋼材或鋼件加熱到一定溫度以上，保持一定時間后在空氣中冷卻的熱處理工藝。

8.4回火

將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。

8.4.1低溫回火（150－250度）

低溫回火其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為HRC58－64。

8.4.2中溫回火（350－500度）

中溫回火其目的是獲得高的屈服強(qiáng)度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC35－50。

8.4.3高溫回火（500－650度）

高溫回火習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，其目的是獲得強(qiáng)度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機(jī)械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機(jī)，機(jī)床等的重要結(jié)構(gòu)零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB200－330。

鋼回火的目的 ：1． 降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時回火往往會使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。2． 獲得工件所要求的機(jī)械性能，工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大，為了滿足各種工件的不同性能的要求，可以通過適當(dāng)回火的配合來調(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的韌性，塑性。3． 穩(wěn)定工件尺寸 4． 對于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火，使鋼中碳化物適當(dāng)聚集，將硬度降低，以利切削加工。

8.5時效

合金經(jīng)熱處理后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現(xiàn)象。 

8.6鋼的碳氮共滲

碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

8.7氮化（氣體氮化）

氮化是向鋼的表面層滲入氮原子的過程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性。

它是利用氨氣在加熱時分解出活性氮原子，被鋼吸收后在其表面形成氮化層，同時向心部擴(kuò)散。

氮化通常利用專門設(shè)備或井式滲碳爐來進(jìn)行。適用于各種高速傳動精密齒輪、機(jī)床主軸（如鏜桿、磨床主軸），高速柴油機(jī)曲軸、閥門等。

氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。

鋼在氮化后，不再需要進(jìn)行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850,耐磨性好。氮化處理溫度低，變形很小，它與滲碳、感應(yīng)表面淬火相比，變形小得多。

8.9調(diào)質(zhì)處理

一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200—350之間。 

8．模具熱處理發(fā)展趨勢

模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的如下性能有著直接的影響。

模具的制造精度：組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應(yīng)力過大造成模具在熱處理后的加工、裝配和模具使用過程中的變形，從而降低模具的精度，甚至報廢。 

模具的強(qiáng)度：熱處理工藝制定不當(dāng)、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好，造成被處理模具強(qiáng)度（硬度）達(dá)不到設(shè)計要求。

模具的工作壽命：熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等，導(dǎo)致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，影響模具的工作壽命。

模具的制造成本：作為模具制造過程的中間環(huán)節(jié)或最終工序，熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差，大多數(shù)情況下會使模具報廢，即使通過修補(bǔ)仍可繼續(xù)使用，也會增加工時，延長交貨期，提高模具的制造成本。

正是熱處理技術(shù)與模具質(zhì)量有十分密切的關(guān)聯(lián)性，使得這二種技術(shù)在現(xiàn)代化的進(jìn)程中，相互促進(jìn)，共同提高。20世紀(jì)80年代以來，國際模具熱處理技術(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)。

8.1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)展起來的一種新型的熱處理技術(shù)，它所具備的特點，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。

按采用的冷卻介質(zhì)不同，真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火。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，模具淬火過程主要采用油冷和氣冷。

對于熱處理后不再進(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。

熱處理過程的計算機(jī)模擬技術(shù)（包括組織模擬和性能預(yù)測技術(shù)）的成功開發(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，以及對熱處理性能要求高和不允許出現(xiàn)廢品的特點，又使得模具的智能化熱處理成為必須。模具的智能化熱處理包括：明確模具的結(jié)構(gòu)、用材、熱處理性能要求；模具加熱過程溫度場、應(yīng)力場分布的計算機(jī)模擬；模具冷卻過程溫度場、相變過程和應(yīng)力場分布的計算機(jī)模擬；加熱和冷卻工藝過程的仿真；淬火工藝的制定；熱處理設(shè)備的自動化控制技術(shù)。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如美國、日本等，在真空高壓氣淬方面，已經(jīng)開展了這方面的技術(shù)研發(fā)，主要針對目標(biāo)也是模具。

8.2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，其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要。這些表面性能指：耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數(shù)、疲勞性能等。這些性能的改善，單純依賴基體材料的改進(jìn)和提高是非常有限的，也是不經(jīng)濟(jì)的，而通過表面處理技術(shù)，往往可以收到事半功倍的效果，這也正是表面處理技術(shù)得到迅速發(fā)展的原因。

模具的表面處理技術(shù)，是通過表面涂覆、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。從表面處理的方式上，又可分為：化學(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)方法和機(jī)械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在模具制造中應(yīng)用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。

滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮、液體滲氮等方式，每一種滲氮方式中，都有若干種滲氮技術(shù)，可以適應(yīng)不同鋼種不同工件的要求。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。

模具滲碳的目的，主要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，由此引入的技術(shù)思路是，用較低級的材料，即通過滲碳淬火來代替較高級別的材料，從而降低制造成本。

硬化膜沉積技術(shù)目前較成熟的是CVD、PVD。為了增加膜層工件表面的結(jié)合強(qiáng)度，現(xiàn)在發(fā)展了多種增強(qiáng)型CVD、PVD技術(shù)。硬化膜沉積技術(shù)最早在工具（刀具、刃具、量具等）上應(yīng)用，效果極佳，多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。模具自上個世紀(jì)80年代開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)，可以整體提高我國的模具制造水平。

8.3模具材料的預(yù)硬化技術(shù)

模具在制造過程中進(jìn)行熱處理是絕大多數(shù)模具長時間沿用的一種工藝，自上個世紀(jì)70年代開始，國際上就提出預(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)開發(fā)速度加快，到上個世紀(jì)80年代，國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國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）。我國在上世紀(jì)90年代中后期開始采用預(yù)硬化模塊（主要用國外進(jìn)口產(chǎn)品）。

模具材料的預(yù)硬化技術(shù)主要在模具材料生產(chǎn)廠家開發(fā)和實施。通過調(diào)整鋼的化學(xué)成分和配備相應(yīng)的熱處理設(shè)備，可以大批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的預(yù)硬化模塊。我國在模具材料的預(yù)硬化技術(shù)方面，起步晚，規(guī)模小，目前還不能滿足國內(nèi)模具制造的要求。

采用預(yù)硬化模具材料，可以簡化模具制造工藝，縮短模具的制造周期，提高模具的制造精度。可以預(yù)見，隨著加工技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)硬化模具材料會用于更多的模具類型。