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20世紀(jì)50年代，中國所有的模具鋼都襲擊了國外的鋼號。20世紀(jì)60年代，為了節(jié)約原材料，提高空白精度，沒有切割工藝和精密成型技術(shù)發(fā)展迅速。為了提高生產(chǎn)效率，采用了許多高效的壓力加工設(shè)備，鍛錘逐漸被壓力機(jī)取代。原模具鋼的性能往往不能滿足使用條件對性能的高要求，影響了新工藝和新設(shè)備的推廣和應(yīng)用。20世紀(jì)70年代末，精密和大型工程塑料產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，對塑料模具鋼的需求急劇增加，對塑料模具鋼的性能提出了新的要求。

自20世紀(jì)60年代以來，在國家有關(guān)部委的支持下，中國科技工作者結(jié)合國情開發(fā)了許多新型模具鋼，其中一些新型使用性能優(yōu)良，工藝性能良好，受到模具制造和使用單位的歡迎。在此期間，還引進(jìn)了一些國外通用鋼號，其中一些通過生產(chǎn)試驗(yàn)取得了良好的效果。對于一些使用效果較好的冷模具鋼和熱模具鋼，有關(guān)部門還組織了性能比較試驗(yàn)研究，并提出了選擇和應(yīng)用建議。為了滿足高耐磨、長壽命模具的需要，20世紀(jì)50年代末，中國硬合金發(fā)展迅速，開發(fā)了各種硬合金作為模具，取得了良好的效果。

本文分為六個(gè)部分：冷模具鋼、熱模具鋼、塑料模具鋼、硬合金和鋼結(jié)硬合金、模具熱處理、展望和建議。

冷作模具鋼

目前，我國常用的冷作模具鋼仍然是低合金工具鋼CrWMn高碳高鉻工具鋼Cr12MoV及Cr12這些老鋼號。CrWMn鋼具有適當(dāng)?shù)拇阃感院湍湍バ裕瑹崽幚碜冃涡?，但CrWMn鋼鍛后，應(yīng)嚴(yán)格控制冷速，并采用適當(dāng)?shù)臒崽幚恚固蓟锍示鶆蚣?xì)小的顆粒，分布在基體上，否則容易形成網(wǎng)狀碳化物，導(dǎo)致使用中模具的坍塌和開裂。高碳高鉻工具鋼耐磨性高，但碳化物偏析嚴(yán)重，導(dǎo)致變形方向性和韌性降低。通過反復(fù)卷曲，可以在一定程度上提高其偏析程度。

1981年，我國引進(jìn)國際通用高碳高鉻工具鋼D2(Cr12Mo1V1)。和Cr12MoV鋼相比，D與2鋼碳化物偏析相比，Cr12MoV略有提高，強(qiáng)度和韌性略有提高，D2制模具的使用壽命也有所不同。高速鋼(主要是W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V）它具有較高的耐磨性和強(qiáng)度，常用于制造模具，但其韌性不能滿足模具和高沖擊載荷模具的需要。

為了提高這種鋼的韌性，我國開發(fā)了一些新的冷模具鋼，如：

① 低合金冷作模具鋼

這種鋼的主要特點(diǎn)是工藝性好，淬火溫度低，熱處理變形小，韌性好，耐磨性適當(dāng)。GD(6CrMnNiMoVSi)、7CrSiMnMoV（簡稱CH）、DS鋼等。GD制作易崩刃、斷裂的冷沖模具，使用壽命長。CH鋼和日本的成分SX105V鋼是一種火焰淬火鋼，常用于制造汽車等生產(chǎn)線上的模具零件?；鹧娲慊饡r(shí)，加熱模具刃口切割面，硬化層下有高韌性基底作為襯墊，使模具獲得更高的使用壽命。DS鋼是一種沖擊冷作模具鋼，其沖擊韌性明顯優(yōu)于普通高韌性刀片工具鋼6CrW2Si。

② 基體鋼

基體鋼一般是指與高速鋼淬火組織中基體化學(xué)成分相同的鋼。

70年代初，美國和日本研究了品牌VascoMA、VascoMatrixI和MOD基體鋼，相當(dāng)于M2和M36高速鋼基體，但沒有廣泛使用。我國開發(fā)了一些基體鋼，如65Cr4W3Mo2VNb（簡稱65Nb）、65W8Cr4VTi（簡稱LM1）65Cr5Mo3W2VSiTi（簡稱LM2)鋼等。這些基質(zhì)鋼的主要特點(diǎn)是碳含量略高于基質(zhì)碳含量，以增加碳含量，提高耐磨性，并添加少量強(qiáng)碳化物形成元素鈮或鈦，形成相對穩(wěn)定的碳化物，防止淬火加熱過程中顆粒的生長，提高鋼的工藝性能。這種基質(zhì)鋼廣泛應(yīng)用于制造冷擠壓、厚板冷沖壓、冷軋等模具，特別適用于難變形材料的大型復(fù)雜模具，也可用作黑色金屬的熱擠壓模具。

③ 耐磨冷作模具鋼韌性高

為了改善Cr我國做了大量的研究工作，開發(fā)了許多新，進(jìn)一步提高了鋼的耐磨性。中國做了大量的研究工作，開發(fā)了許多新的鋼種，如LD、ER5和GM鋼等。在這些鋼中，鉻含量適當(dāng)降低，以改善碳化物分析，鎢、鉬和釩含量增加，以提高二次硬化能力和耐磨性。Cr與12型冷作模具鋼相比，這種鋼的碳化物偏析有所改善，韌性高。這種鋼比Cr12型冷模具鋼耐磨性更好，使模具壽命更長，更適合高速沖床和多工位沖床。

熱作模具鋼

我國常用的熱作模具鋼為5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V鋼。

5CrNiMo鋼主要用于大中型鍛造模具。但其淬火性能不夠高，回火穩(wěn)定性不高，其性能不能滿足大截面鍛造模具的性能要求。Cr2W8V廣泛用作黑色和有色金屬的熱擠壓模和Cu、Al合金壓鑄模具。該鋼具有較高的熱穩(wěn)定性和650的使用溫度℃，但鎢熱作模具鋼導(dǎo)熱性低，冷熱疲勞性差。

20世紀(jì)80年代初，中國引進(jìn)了國外常用的鉻熱作模具鋼H13(4Cr5MoSiV1)，H13鋼冷熱疲勞性好，使用溫度不超過600℃時(shí)，代替3Cr2W8V因此，鋼、模具的使用壽命此H13鋼已迅速推廣應(yīng)用，產(chǎn)量已超過3Cr2W8V鋼。

為了適應(yīng)新的壓力加工工藝和新設(shè)備對模具鋼韌性和熱穩(wěn)定性的更高要求，我國開發(fā)了許多新的熱模具鋼，主要包括：

① 熱鍛模具鋼

在20世紀(jì)80年代，中國針對50年代CrNiMo鋼的淬透性不能滿足大截面錘鍛模的需要，使用溫度不超過500℃對國內(nèi)外鋼材進(jìn)行了大量的分析、比較和研究。研究表明，國外同類鋼5CrNiMoV中的Cr、Ni、Mo均高于國產(chǎn)5CrNiMo它含有少量的鋼V，因而其淬透性和回火穩(wěn)定性均高于國產(chǎn)5CrNiMo并建議選擇5CrNiMoV用于制造大型復(fù)雜的重載錘鍛模。

我國還開發(fā)了大截面熱鍛模具鋼5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi鋼，已得到廣泛應(yīng)用。CrNiMo與鋼相比，這些鋼的碳含量略低，增加了Cr和Mo并添加適當(dāng)?shù)暮縑和Si，因此具有高淬透性和熱穩(wěn)定性。Cr2NiMoVSi與5相比，鋼中的碳和硅Cr2NiMoVSi鋼，略有減少，更適合錘鍛模。這種鋼用于制造4萬種鋼。t以上機(jī)械壓力機(jī)鍛模3t以上鍛錘模使用壽命比5CrNiMo和5CrNiMoV提高0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi鋼也是我國開發(fā)的熱鍛模鋼，使用壽命長。

② 模具鋼用于熱擠壓

H13是國內(nèi)外廣泛使用的熱作模具鋼，使用溫度不超過600℃冷熱疲勞性能好，用作熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，使用壽命長。但H13鋼尺寸效大的尺寸效應(yīng)。國外采用爐外精煉、高溫?cái)U(kuò)散退火、等向鍛造等工藝，提高尺寸效應(yīng)，減少尺寸效應(yīng)Cr和Mo我國主要采用電渣重熔等工藝。

我國開發(fā)了許多強(qiáng)韌性好、熱穩(wěn)定性高的熱擠壓作為模具鋼。有的鋼是國外鉬系3Cr3Mo3V鋼和鉻系H在13鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，面具有一定的特點(diǎn)，如HMI(3Cr3Mo3W2V)、TM(4Cr3Mo2WMnVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、Y10(4Cr5Mo2SiV1)、HD2(4Cr3Mo2VNiNbB)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等待鋼。這些鋼在保持良好韌性的條件下具有較高的熱穩(wěn)定性，分別用于制造熱擠壓模、精鍛模、有色金屬壓鑄模等，具有良好的使用效果。

中國有關(guān)部門組織了一些研究單位和用戶，選擇了27種國內(nèi)外應(yīng)用和新開發(fā)的熱模測試比較其基本機(jī)械性能、工藝性能和使用性能，提出各種熱模具的材料選擇標(biāo)準(zhǔn)。

塑料模具鋼

塑料成型模具的產(chǎn)值在模具行業(yè)的總產(chǎn)值中排名第一。過去，中國沒有特殊的塑料模具鋼。近年來，在引進(jìn)國外塑料模具鋼的同時(shí)，開發(fā)了一些新型塑料模具專用鋼。

① 預(yù)硬塑料模具鋼

這種鋼在鋼廠充分鍛造后制成模塊，預(yù)熱處理至所需硬度(一般預(yù)硬至30~35RHC）之后，供用戶制模。P20（即3Cr2Mo）它是國外使用最廣泛的預(yù)硬塑料模具鋼，已被列入中國合金工具鋼標(biāo)準(zhǔn)。自20世紀(jì)80年代以來，它已廣泛應(yīng)用于中國的一些工廠。718是瑞典生產(chǎn)的改造P20鋼，較P20具有較高的淬透性，調(diào)質(zhì)后能在大截面尺寸保持硬度均勻，在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。

② 易切削預(yù)硬鋼

為了提高預(yù)硬塑料模具鋼的切割性能，可以添加易切割元素。美國、日本和德國都開發(fā)了一些易切割的預(yù)硬鋼。國外易切割預(yù)硬鋼主要是S系，也有S-Se系、Ca系。但Se價(jià)格較貴。S易切割鋼各向異性大，截面增大時(shí)硫化物偏析嚴(yán)重。

我國開發(fā)了一些含硫易切割的預(yù)硬塑料模具鋼，如8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）和S-Ca復(fù)合易切削塑料模具鋼5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）。5NiSCa鋼采用了S-Ca復(fù)合易切割系統(tǒng)和噴射冶金技術(shù)改善了硫化物的形態(tài)、分布和鋼的各向異性，硫化物在大截面上的分布仍然相對均勻。NiSCa鋼具有高淬透性和鏡面拋光性，模具硬度為35~45HRC各種加工可以順利進(jìn)行。

③ 非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼

未經(jīng)調(diào)度處理，鍛軋后可達(dá)到預(yù)硬硬度，有利于節(jié)能、降低成本、縮短生產(chǎn)周期。中國開發(fā)的這種鋼包括：中碳錳硼空冷貝氏體鋼，可用于制造塑料模具和橡膠模具；非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼2Mn2CrVTiSCaRe(FT),鋼中加入S、Ca、Re比作易切割元素S-Ca復(fù)合系易切削鋼有更好的切削性能；低碳MnMoVB非調(diào)質(zhì)貝氏體大截面塑料模具（B30)，中加入S、Ca工業(yè)試生產(chǎn)作為一種易切割元素，表明400mm厚板坯熱軋后空冷，硬度沿截面分布均勻。

④ 時(shí)效硬化鋼

我國開發(fā)了幾種低鎳及時(shí)硬化鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)后進(jìn)行機(jī)械加工，然后通過及時(shí)性沉淀金屬間化合物提高硬度，熱處理后變形小。及時(shí)硬化鋼適用于制造高精度塑料模具、透明塑料模具等。

這類鋼有25CrNi3MoAl、10Ni3Mn2AlCu（PMS）和06Ni6CrMoVTiAl等鋼。這些鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)后硬度為20~30HRC，可進(jìn)行機(jī)械加工，后，硬度可達(dá)38~42HRC。

⑤ 耐腐蝕塑料模具鋼

塑料制品以化學(xué)腐蝕塑料為原料時(shí)，模具應(yīng)具有耐腐蝕性，一般采用耐腐蝕鋼制造模具，此時(shí)也需要良好的耐磨性。常用的鋼種是4種Cr13(420)、9Cr18、17-4PH。PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)是我國開發(fā)的一種耐腐蝕塑料模具鋼，有較好的綜合力學(xué)性能良好的抗蝕性。

硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金

硬合金是一種由粉末冶金制成的復(fù)合材料。硬合金硬度高，耐磨性好，彈性模量高，使用溫度高。用于制造某些模具，模具的使用壽命可以提高幾倍或幾十倍以上。但硬合金脆，抗彎強(qiáng)度和韌性差，不能機(jī)械加工。硬合金作為模具材料，主要用于拉絲模具、冷擠壓和冷沖壓模具，沖擊力小。目前，我國可生產(chǎn)各種品牌的硬合金，基本可以滿足國內(nèi)市場的需求。

為了滿足制造集成電路板鉆孔用的微型鉆頭、計(jì)算機(jī)用的點(diǎn)陣打印針、精密工模具等的需要，近年來，各國都研制出一些微晶（WC晶粒小于1微米，超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金（WC晶粒小于0.在傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金中，6微米)，WC晶粒尺寸為1.3～1.5微米。超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硬質(zhì)合金的諸多不足，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，在制造耐磨、耐沖擊模具方面取得了良好的效果。我國一些研究單位和硬質(zhì)合金廠開發(fā)了各種品牌的微晶硬質(zhì)合金和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金。高性能超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的開發(fā)仍然是硬質(zhì)合金研究的熱點(diǎn)。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以碳化物為硬質(zhì)階段，鋼為粘接階段形成的復(fù)合材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有良好的耐磨性，其強(qiáng)度和韌性一般高于硬質(zhì)合金，具有熱處理、切割和加工 工性、可鍛性和可焊性這樣一些工藝性能。模具是鋼結(jié)硬質(zhì)合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域。我國于60年代開始研制這種材料，已研制成多種牌號的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，用作模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，硬質(zhì)相主要用TiC和WC，鋼的基體主要采用低合金鉻鉬鋼、中高合金工具鋼或高速鋼，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GW50、GJW50。鋼結(jié)硬質(zhì)合金已用于制作冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁摸、拉絲模、熱鐓模等。

粉末冶金技術(shù)的發(fā)展和熱等靜壓的應(yīng)用，導(dǎo)致七十年代無偏析粉末高速鋼的生產(chǎn)和使用，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)韌性、可磨削性、等向性、熱處理工藝性都優(yōu)于一般高速鋼，并有比較高的使用壽命。以后用此技術(shù)生產(chǎn)常規(guī)工藝無法生產(chǎn)的高碳高釩高耐磨冷模具鋼，這類鋼有較好的切削加工性和磨削性能，并有較好的韌性，制成的模具使用壽命與一些硬質(zhì)合金相近。國外已生產(chǎn)多種牌號的粉末冶金高耐磨冷模具鋼，國內(nèi)尚少研究。

模具熱處理

模具制造的成本高，特別是一些精密復(fù)雜的冷沖模、塑料模、壓鑄模等。采用熱處理技術(shù)提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具壽命，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，我國模具技術(shù)工作者十分重視模具熱處理技術(shù)的發(fā)展。

① 真空熱處理

模具鋼經(jīng)真空熱處理后有良好的表面狀態(tài)，變形小。與大氣下的淬火比較，真空油淬后模具表面硬化比較均勻，而且略高一些，主要原因是真空加熱時(shí)，模具鋼表面呈活性狀態(tài)，不脫碳，不產(chǎn)生阻礙冷卻的氧化膜。在真空下加熱，鋼的表面有脫氣效果，因而具有較高的力學(xué)性能，爐內(nèi)真空度越高，抗彎強(qiáng)度越高。真空淬火后，鋼的斷裂韌性有所提高，模具壽命比常規(guī)工藝普遍提高40%~400%，甚至更高。冷作模具真空淬火技術(shù)已得到較廣泛的使用。

② 深冷處理

近年來的研究工作表明，模具鋼經(jīng)深冷處理(-196℃)，可以提高其力學(xué)性能，一些模具經(jīng)深冷處理后顯著提高了使用壽命。模具鋼的深冷可以在淬火和回火工序之間進(jìn)行，也可在淬火回火之后進(jìn)行深冷處理。如果在淬火、回火后鋼中仍保留有殘余奧氏體，則在深冷處理后仍需要再進(jìn)行一次回火。深冷處理能提高鋼的耐磨性和抗回火穩(wěn)定性。深冷處理不僅用于冷作模具，也可用于熱作模具和硬質(zhì)合金。深冷處理技術(shù)已越來越受到模具熱處理工作者的關(guān)注，已開發(fā)出專用深冷處理設(shè)備。不同鋼種在深冷過程中的組織變化及其微觀機(jī)制及其對力學(xué)性能的影響，尚需進(jìn)一步研究。

③ 模具的高溫淬火和降溫淬火

一些熱作模具鋼，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常規(guī)淬火溫度加熱淬火，可以減少鋼中碳化物的數(shù)量、改善其形態(tài)和分布，使固溶于奧氏體中碳的分布均勻化，淬火后可在鋼中獲得更多的板條馬氏體，提高其斷裂韌性和冷熱疲勞抗力，從而延長模具使用壽命。例如3Cr2W8V鋼制的一種熱擠壓模具，常規(guī)淬火溫度為1080~1120℃，回火溫度為560~580℃。當(dāng)淬火溫度提高至1200℃，回火溫度為680℃（2次），模具壽命提高了數(shù)倍。

W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速鋼和Cr12MoV等高合金冷作模具鋼，可適當(dāng)降低其淬火溫度，以改善其塑韌性，減少脆性開裂傾向，從而提高模具壽命。例如W6Mo5Cr4V2的淬火溫度可選用1140~1160℃。

④ 化學(xué)熱處理

化學(xué)熱處理能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蝕性、抗咬合、抗氧化性等性能。幾乎所有的化學(xué)熱處理工藝均可用于模具鋼的表面處理。

研究工作表明，高碳及低合金工具鋼和中高碳高合金鋼均可進(jìn)行滲碳或碳氮共滲。高碳低合金鋼滲碳或碳氮共滲時(shí)，應(yīng)盡可能選取較低的加熱溫度和較短的保溫時(shí)間，此時(shí)可保證表層有較多的未溶碳化物核心，滲碳和碳氮共滲后，表層碳化物呈顆粒狀，碳化物總體積也有明顯增加，可以增加鋼的耐磨性。W6Mo5Cr4V2和65Nb鋼制模具進(jìn)行滲碳以及65Nb鋼制模具真空滲碳后，模具的壽命均有顯著提高。

采用500~650℃高溫回火的合金鋼模具，均可在低于回火溫度的范圍內(nèi)或在回火的同時(shí)進(jìn)行表面滲氮或氮碳共滲。

滲氮工藝目前多采用離子滲氮、高頻滲氮等工藝。離子滲氮可以縮短滲氮時(shí)間，并可獲得高質(zhì)量的滲層。離子滲氮可以提高壓鑄模的抗蝕性、耐磨性、抗熱疲勞性和抗粘附性能。

氮碳共滲可在氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)中進(jìn)行，滲層脆性小，共滲時(shí)間比滲氮時(shí)間大為縮短。壓鑄模、熱擠壓模經(jīng)氮碳共滲后可顯著提高其熱疲勞性能。氮碳共滲對冷鐓模、冷擠壓模、冷沖模、拉伸模等均有很好的應(yīng)用效果。

冷作模具和熱作模具還可以進(jìn)行硫氮或硫氮碳共滲。近年許多研究工作都表明稀土有明顯的催滲效果，從而發(fā)展了稀土氮共滲、稀土氮碳共滲等新工藝。

⑤ 滲硼和滲金屬

滲硼可以是固體滲硼、液體滲硼和膏劑滲硼等，應(yīng)用最多的是固體滲硼，市場上已有固體滲硼劑供應(yīng)。固體滲硼后，表層的硬度高達(dá)1400~2800HV，耐磨性高，耐腐蝕性和抗氧化性能都較好。

滲硼工藝常用于各種冷作模具上，由于耐磨性的提高，模具壽命可提高數(shù)倍或十余倍。采用中碳鋼滲硼有時(shí)可取代高合金鋼制作模具。滲硼也可應(yīng)用于熱作模具，如熱擠壓模等。

滲硼層較脆，擴(kuò)散層比較薄，對滲層的支撐力弱，為此，可采用硼氮共滲或硼碳氮共滲，以加強(qiáng)過渡區(qū)，使其硬度變化平緩。為改善滲硼層脆性，可采用硼釩、硼鋁共滲。

滲金屬包括滲鉻、滲釩、滲鈦等工藝均可用于處理冷作和熱作模具，其中TD法（熔鹽滲金屬）已得到一些應(yīng)用，可使模具壽命提高幾倍乃至十幾倍。

⑥ 氣相沉積

氣相沉積按形成的基本原理，分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)。

PVD分為真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍。離子鍍是蒸鍍和濺射鍍相結(jié)合的技術(shù)，離子鍍膜具有粘著力強(qiáng)、均鍍能力好、被鍍基體材料和鍍層材料可以廣泛搭配等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得較廣泛的應(yīng)用。近年來多弧離子鍍受到人們的重視。目前在模具上應(yīng)用較多的是離子鍍TiN，這種膜不僅硬度高而且膜的韌性好、結(jié)合力強(qiáng)、耐高溫。在TiN基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多元膜，如(TiAl)N、(TiCr)N等，性能優(yōu)于TiN，是一類更有前途的新型薄膜。

CVD是用化學(xué)方法使反應(yīng)氣體在基礎(chǔ)材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成覆蓋層（TiC、TiN）的方法。CVD有多種方法。通常，CVD的反應(yīng)溫度在900℃以上，覆層硬度達(dá)到2000HV以上，但高的溫度容易使工件變形，沉積層界面易發(fā)生反應(yīng)。發(fā)展趨勢是降低溫度，開發(fā)新的涂層成分。例如，金屬有機(jī)化合物CVD(MOCVD)，激光CVD(LCVD)，等離子CVD(PCVD)等。

⑦ 高能束熱處理

高能束熱處理的熱源通常是指激光、電子束、離子束等。它們共同的特征是：供給材料表面功率密度至少103W/cm2。它們的共同特點(diǎn)是：加熱速度快，加熱面積可根據(jù)需要選擇，工件變形小，不需要冷卻介質(zhì)，處理環(huán)境清潔，可控性能好，便于實(shí)現(xiàn)自動化處理。國內(nèi)外對高能束熱處理的原理、工藝等均投入較多的研究，比較成熟的是激光相變硬化、小尺寸電子束處理和中等功率的離子注入，并在提高模具壽命方面獲得了應(yīng)用。

展望和建議

可以認(rèn)為，我國已建立了較完整的模具用材系列，其中一些模具材料的性能優(yōu)異，達(dá)到國際先進(jìn)水平。我國模具熱處理的研究開發(fā)亦可與國際同步，一些新的模具熱處理技術(shù)在不同程度上得到推廣和應(yīng)用。

針對存在的問題，對今后我國模具用材料和模具熱處理技術(shù)的發(fā)展，提出如下建議：

① 加速模具鋼生產(chǎn)的制品化、精料化和模具鋼經(jīng)銷的商品化

我國每年模具用鋼超過20萬噸，且逐年增長。近年，國外模具鋼的進(jìn)口量，約占模具鋼需要量的1/3，呈逐漸增加趨勢。主要問題是我國模具鋼的品種規(guī)格較少，模具鋼生產(chǎn)的制品化、精料化和經(jīng)銷的商品化程度低。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，冶金企業(yè)供應(yīng)經(jīng)機(jī)加工的模具鋼制品已達(dá)50~60%，而中國80%以上的模具鋼仍以黑皮圓棒供貨。越來越多的模具制造廠點(diǎn)要求在模具設(shè)計(jì)完成后，模具鋼供應(yīng)廠商能迅速提供所需鋼材，減少庫存鋼材數(shù)量，縮短制模周期。中國鋼材生產(chǎn)企業(yè)尚不適應(yīng)這一商品市場機(jī)制，這是進(jìn)口模具鋼材在中國日益擴(kuò)大的重要原因。

② 大力推廣應(yīng)用性能優(yōu)良的新型模具鋼不斷完善模具鋼鋼種系列

我國已開發(fā)出不少有一定特色的新型模具鋼，其中一些鋼的性能優(yōu)異，達(dá)到或超過國外同類鋼的水平。但這些新鋼的推廣數(shù)量和應(yīng)用范圍不夠大，主要原因是由于中國模具鋼的生產(chǎn)尚未走制品化、精料化的道路而經(jīng)銷方式不適應(yīng)商品市場的要求，解決了這些問題，這些性能良好的新型模具鋼有廣闊的推廣前景，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

中國已經(jīng)有了較完整的模具鋼系列，尚需不斷提高其質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用，在應(yīng)用中進(jìn)一步存優(yōu)去劣。同時(shí)，有選擇地開發(fā)先進(jìn)模具鋼，完善中國的模具鋼系列，例如開發(fā)粉末冶金模具鋼，多元易切削系塑料模具鋼，建立玻璃、陶瓷，耐火磚和地磚等成形模具用鋼系列等。

③ 進(jìn)一步提高模具鋼的質(zhì)量

我國某些特殊鋼廠已采用新的冶金設(shè)備和工藝生產(chǎn)模具鋼，如爐外精煉、真空冶煉、快鍛機(jī)和精鍛機(jī)等，一些模具鋼的質(zhì)量有大幅度提高，如D2、P20等鋼已批量出口，出口產(chǎn)品的質(zhì)量可以達(dá)到國際先進(jìn)水平。工業(yè)發(fā)達(dá)國家一直在努力提高模具鋼的純凈度、致密度、均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性。國外有的企業(yè)規(guī)定在高純度模具鋼中[O]＜10ppm，[H]＜2ppm，[S]＜50ppm，因?yàn)殇摰募儍舳鹊倪M(jìn)一步提高可以顯著提高鋼的韌性和疲勞性能。對大型模具還必須采用真空除氣、高溫?cái)U(kuò)散退火，減少合金元素的偏析，并使用等向鍛選工藝，提高等向性，使模具鋼的橫向和厚向的塑性和韌性達(dá)到縱向的80~90%以上。我國還需要在這方面進(jìn)一步開展工作。

④ 加強(qiáng)先進(jìn)模具熱處理技術(shù)的推廣與應(yīng)用

模具的可控氣氛熱處理與真空熱處理應(yīng)進(jìn)一步得到發(fā)展、推廣和應(yīng)用。一些行之有效的模具表面熱處理技術(shù)，應(yīng)完善其工藝，加強(qiáng)其推廣和應(yīng)用。提高裝備和工藝材料的制造水平，加強(qiáng)熱處理專業(yè)廠的建設(shè)。