模具熱處理技術(shù)的走勢(shì)如何

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)。

⑴模具的真空熱處理技術(shù)

真空熱處理是近年來發(fā)展起來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需要的。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。為保持共工件（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訂非常重要，模具淬火過程中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），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(jì)算機(jī)模擬技術(shù)（包括組織模擬和性能預(yù)測(cè)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。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需。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(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布的計(jì)算機(jī)模擬；模具冷卻過程溫度場(chǎng)、相變過程和應(yīng)力場(chǎng)分布的計(jì)算機(jī)模擬；加熱和冷卻工藝工藝過程的仿真；淬火工藝的制定；熱處理設(shè)備的自動(dòng)化控制技術(shù)。國外工業(yè)發(fā)達(dá)，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(duì)目標(biāo)也是模具。

⑵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。這些表面性能指：耐磨損s136板料價(jià)格性能、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，而通過表面技術(shù)處理，往往可以收到事半功倍的效果，這也正是表面處理技術(shù)迅速發(fā)展的原因。

模具表面的處理技術(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)和盈利狀態(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)，可以適用不同的鋼種不同工件的要求。由于滲氮技術(shù)課形成優(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)用更廣泛的。

模具滲碳的目的，只要是為了提高模具的整體強(qiáng)韌性，即模具的工作表面提高具有高的強(qiáng)度和耐磨性，由此引入的技術(shù)思路是，用較低級(jí)的材料，通過滲碳淬火來代替較別的材料，從而降低制造成本。

硬化膜沉積目前較成熟的是 CVD、PVD。為了增加膜層與工件表面的結(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)更早在工具（刀具、量具等）上應(yīng)用，效果，多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。自20世紀(jì)80年代模具開始采用涂覆硬化膜技術(shù)。在目前的技術(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(huì)大大降低，更多的模具如果采用這一技術(shù)，可以整體提高我國模具的制造水平。

⑶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(shí)間沿用的一種工藝。自20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)開發(fā)速度加快，到20世紀(jì)80年代，國際上工業(yè)發(fā)達(dá)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20世紀(jì)90年代中后期開始采用預(yù)硬化模具（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(shí)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)硬化模具材料。我國模具材料的預(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(jiǎn)化模具制造工藝，縮短模具的制造周期。