1、退火

　　包括锻造后的球化退火和模具制作过程中的去应力退火两部分。

　　其主要目的：在原材料阶段进行结晶组织的改良;方便加工而降低硬度;防止加工后变形和淬火裂纹而去除内应力。

　　(1)球化退火。

　　模具钢经锻造后，钢的内部组织变成不稳定的结晶，硬度高切削困难，且此种状态的钢，内应力大，加工后容易变形和淬裂，机械性能差，为使碳化物结晶变成球化稳定组织须进行球化退火。

　　(2)去应力退火。

　　对有残留应力的模具钢进行机械加工，加工后会产生变形，如果机械加工后仍留有应力，则在淬火时会发生很大的变形或淬火裂纹。为防止这些问题发生，必须进行去应力退火。

　　模具制作过程中一般进行三次去应力退火：

　　(1)在切削掉原材料体积的1/3以上形状或对原材料厚度1/2深度加工时，加工余量留有5～10mm，进行第一次去应力退火。

　　(2)在精加工留有余量(2～5mm)时，进行第二次去应力退火。

　　(3)在试模后，淬火前进行第三次去应力退火。

　　2、淬火

　　设备为高压高流率真空气淬炉。

　　(1)淬火前：采用热平衡法，提高模具加热和冷却的整体一致性。对凡是影响到这一点的薄壁孔、沟槽、型腔等，都要进行填充、封堵，尽量做到模具能均衡加热和冷却;同时，注意装炉方式，防止压铸模在高温时因自重而引起的变形。

　　(2)模具的加热：在加热过程中要缓慢加热(用200℃/h升温)，并采用两级预热方式，防止快速升温造成模具内、外温差过大，引起过大的热应力，同时减小相变应力。

　　(3)淬火温度与保温时间：要采用下限淬火加热温度，均热时间不宜过短或过长，一般由壁厚和硬度来确定均热时间。

　　(4)淬火冷却：采用预冷方式，并通过调节气压与风速，有效的控制冷却速度，使之最大限度地实现理想冷却。即：预冷到850℃后，增大冷却速度，快速通过“C”曲线鼻部，模温在500℃以下则逐渐降低冷却速度，到Ms点以下则采用近似等温转变的冷却方式，以最大限度地减少淬火变形。模具冷却到约150℃时，关闭冷却风机，让模具自然冷却。

　　3、回火

　　淬火的模具冷却到约100℃时，就要立即进行回火，以防止继续产生变形，甚至开裂。回火温度由工作硬度来确定，一般要进行三次回火。

　　4、氮化处理

　　一般压铸模经淬火、回火(45～47HRC)后就能使用，但为了提高模具的耐磨性、抗蚀性和抗氧化性，防止粘模，延长模具的寿命，必须进行氮化处理。氮化层深度一般为0.15～0.2mm。氮化后需要打光，磨去白亮层(厚约0.01mm左右)。

　　5、几点说明

　　(1)模具的热处理变形是由于相变应力、热应力的共同作用引起的，受多种因素影响。因此，在正确选材的前提下，还要注意毛坯的锻造，要采用六面锻造的方法，反复镦拔。同时，在模具的设计阶段就必须注意，使壁厚尽量均匀(壁厚不均匀时要开工艺孔);对形状复杂的 模具，要采用镶拼结构，而不采用整体结构;对有薄壁、尖角的模具，要采用圆角过渡和增大圆角半径。

　　在热处理时要作好数据记录，长、宽、厚各方向上的变形量，热处理条件(装炉方式、加热温度、冷却速度、硬度等)，为日后模具的热处理积累经验。

　　(2)压铸模的加工一般有两种工艺流程，都是根据实际情况确定的。

　　第一种：一般压铸模。

　　锻打→球化退火→粗加工→第一次去应力退火(留有余量5～10mm)→粗加工→第二次去应力退火(留有余量2～5mm)→精加工→第三次去应力退火(试模后、淬火前)→淬火→回火→钳修→氮化。

　　第二种：特别复杂的及淬火很易变形的模具。

　　锻打→球化退火→粗加工→第一次去应力退火(留有余量5～10mm)→淬火→回火→机、电加工→第二次去应力退火(留有余量2～5mm)→机、电加工→第三次去应力退火(试模后)→钳修→氮化。


材料自身存在的缺陷、维修和保养的方法都是会影响压铸模的寿命的。本文从后者来介绍如果提高压铸模的寿命，并列举了压铸模常见的故障原因及排除方法。

　　压铸模由于生产周期长、投资大、制造精度高，故造价较高，因此希望模具有较高的使用寿命。但由于材料、机械加工等一系列内外因素的影响，导致模具过早失效而报废，造成极大的浪费。

　　压铸模失效形式主要有：尖角、拐角处开裂、劈裂、热裂纹(龟裂)、磨损、冲蚀等。造成压铸模失效的主要原因有：材料自身存在的缺陷、加工、使用、维修以及热处理的问题。

　　1、材料自身存在的缺陷

　　众所周知，压铸模的使用条件极为恶劣。以铝压铸模为例，铝的熔点为580-740℃，使用时，铝液温度控制在650-720℃。在不对模具预热的情况下压铸，型腔表面温度由室温直升至液温，型腔表面承受极大的拉力。开模顶件时，型腔表面承受极大的压应力。数千次的压铸后，模具表面便产生龟裂等缺陷。

　　由此可知，压铸使用条件属急热急冷。模具材料应选用冷热疲劳抗力、断裂韧性、热稳定性高的热作模具钢。H13(4Cr5MoV1Si)是目前应用较广泛的材料，据介绍，国外80%的型腔均采用H13，现在国内仍大量使用3Cr2W8V，但3Cr2W8VT_艺性能不好，导热性很差，线膨胀系数高，工作中产生很大热应力，导致模具产生龟裂甚至破裂，并且加热时易脱碳，降低模具抗磨损性能，因此属于淘汰钢种。马氏体时效钢适用于耐热裂而对耐磨性和耐蚀性要求不高的模具。钨钼等耐热合金仅限于热裂和腐蚀较严重的小型镶块，虽然这些合金即脆又有缺口敏感性，但其优点是有良好的导热性，对需要冷却而又不能设置水道的厚压铸件压铸模有良好的适应性。因此，在合理的热处理与生产管理下，H13仍具有满意的使用性能。

　　制造压铸模的材料，无论从哪一方面都应符合设计要求，保证压铸模在其正常的使用条件下达到设计使用寿命。因此，在投入生产之前，应对材料进行一系列检查，以防带缺陷材料造成模具早期报废和加工费用的浪费。常用检查手段有宏观腐蚀检查、金相检查、超声波检查。

　　(1) 宏观腐蚀检查。主要检查材料的多孔性、偏柝、龟裂、裂纹、非金属夹杂以及表面的锤裂、接缝。

　　(2) 金相检查。主要检查材料晶界上碳化物的偏析、分布状态、晶料度以及晶粒间夹杂等。

　　(3) 超声波检查。主要检查材料内部的缺陷和大小。

　　2、压铸模的加工、使用、维修和保养

　　模具设计手册中已详细介绍了压铸模设计中应注意的问题，但在确定压射速度时，最大速度应不超过100m/S。速度太高，促使模具腐蚀及型腔和型芯上沉积物增多;但过低易使铸件产生缺陷。因此对于镁、铝、锌相应的最低压射速度为27、18、12m/s，铸铝的最大压射速度不应超过53m/s，平均压射速度为43m/s。

　　在加工过程中，较厚的模板不能用叠加的方法保证其厚度。因为钢板厚1倍，弯曲变形量减少85%，叠层只能起叠加作用。厚度与单板相同的2块板弯曲变形量是单板的4倍。另外在加工冷却水道时，两面加工中应特别注意保证同心度。如果头部拐角，又不相互同心，那么在使用过程中，连接的拐角处就会开裂。冷却系统的表面应当光滑，最好不留机加工痕迹。

　　电火花加工在模具型腔加工中应用越来越广泛，但加工后的型腔表面留有淬硬层。这是由于加工中，模具表面自行渗碳淬火造成的。淬硬层厚度由加工时电流强度和频率决定，粗加工时较深，精加工时较浅。无论深浅，模具表面均有极大应力。若不清除淬硬层或消除应力，在使用过程中，模具表面就会产生龟裂、点蚀和开裂。消除淬硬层或去应力可用：①用油石或研磨去除淬硬层;②在不降低硬度的情况下，低于回火温度下去应力，这样可大幅度降低模腔表面应力。

　　模具在使用过程中应严格控制铸造工艺流程。在工艺许可范围内，尽量降低铝液的浇铸温度，压射速度，提高模具预热温度。铝压铸模的预热温度由100～130℃提高至180～200℃，模具寿命可大幅度提高。

　　焊接修复是模具修复中一种常用手段。在焊接前，应先掌握所焊模具钢型号，用机械加工或磨削消除表面缺陷，焊接表面必须是干净和经烘干的。所用焊条应同模具钢成分一致，也必须是干净和经烘干的。模具与焊条一起预热(H13为450℃)，待表面与心部温度一致后，在保护气下焊接修复。在焊接过程中，当温度低于260℃时，要重新加热。焊接后，当模具冷却至手可触摸，再加热至475℃，按25mm/h保温。最后于静止的空气中完全冷却，再进行型腔的修整和精加工。模具焊后进行加热回火，是焊接修复中重要的一环，即消除焊接应力以及对焊接时被加热淬火的焊层下面的薄层进行回火。

　　模具使用一段时间后，由于压射速度过高和长时间使用，型腔和型芯上会有沉积物。这些沉积物是由脱模剂、冷却液的杂质和少量压铸金属在高温高压下结合而成。这些沉积物相当硬，并与型芯和型腔表面粘附牢固，很难清除。在清除沉积物时，不能用喷灯加热清除，这可能导致模具表面局部热点或脱碳点的产生，从而成为热裂的发源地。应采用研磨或机械去除，但不得伤及其它型面，造成尺寸变化。

　　经常保养可以使模具保持良好的使用状态。新模具在试模后，无论试模合格与否，均应在模具未冷却至室温的情况下，进行去应力回火。当新模具使用到设计寿命的1/6～1/8时，即铝压铸模10000模次，镁、锌压铸模5000模次，铜压铸模800模次，应对模具型腔及模架进行450—480℃回火，并对型腔抛光和氮化，以消除内应力和型腔表面的轻微裂纹。以后每12000～15000模次进行同样保养。当模具使用50000模次后，可每25000～30000模次进行一次保养。采用上述方法，可明显减缓由于热应力导致龟裂的产生速度和时间。

　　在冲蚀和龟裂较严重的情况下，可对模具表面进行渗氮处理，以提高模具表面的硬度和耐磨性。但渗氮基体的硬度应在35-43HRC，低于35HRC时氮化层不能牢固与基体结合，使用一段时间后会大片脱落：高于43HRC，则易引起型腔表面凸起部位的断裂。渗氮时，渗氮层厚度不应超过0.15mm，过厚会于分型面和尖锐边角处发生脱落。

　　3、热处理

　　热处理的正确与否直接关系到模具使用寿命。由于热处理过程及工艺规程不正确，引起模具变形、开裂而报废以及热处理的残余应力导致模具在使用中失效的约占模具失效比重的一半左右。

　　压铸模型腔均由优质合金钢制成，这些材料价格较高，再加上加工费用，成本是较高的。如果由于热处理不当或热处理质量不高，导致报废或寿命达不到设计要求，经济损失世大。因此，在热处理时应注意以下几点：

　　(1) 锻件在未冷至室温时，进行球化退火。

　　(2) 粗加工后、精加工前，增设调质处理。为防止硬度过高，造成加工困难，硬度限制在25-32HRC，并于精加工前，安排去应力回火。

　　(3) 淬火时注意钢的临界点Ac1和AC3及保温时间，防止奥氏体粗化。回火时按20mm/h保温，回火次数一般为3次，在有渗氮时，可省略第3次回火。

　　(4) 热处理时应注意型腔表面的脱碳与增碳。脱碳会记过迅速引起损伤、高密度裂纹;增碳会降低冷热疲劳抗力。

　　(5) 氮化时，应注意氮化表面不应有油污。经清洗的表面，不允许用手直接触摸，应戴手套，以防止氮化表面沾有油污导致氮化层不匀。

　　(6) 两道热处理工序之间，当上一道温度降至手可触摸，即进行下道，不可冷至室温。