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摘要：热处理技术是提高模具的复杂，精密以及寿命水平的关键因素。热处理及表面改性技术将最大限度的实现材料相关特性、降低材料成本、提高材料的加工效率以及提升材料的使用寿命。本文就模具制造过程中采用的热处理工艺进行详细探究、深入分析，具体介绍热处理过程中关系涉及到的模具的精度、力学性能以及使用寿命方面等问题，为模具的设计及其制造提高一定的参考。
关键词：模具材料；热处理工艺；模具寿命
引言：在对模具热处理过程中，由于模具表面的受热不均以及冷却速度各不一样，导致模具不同部位产生温差，模具表面体积涨缩不均匀，继而是的组织转变不均匀，从而产生了“组织应力”。模具加工过程中变形现象的发生正是因为模具内部的应力超过了该模具的屈服限度，因此，在模具生产过程中，减少并控制相关精密负责的模具的变形问题，是生产之关键。1.常规的模具热处理法
1.1.退火
退火热处理是指将钢具材料加热，到达一定温度后，先保温一段时间，然后可以采取用砂石淹埋或者石灰水浸泡方式来将其缓慢冷却缓慢将其冷却到500℃以下，然后置于空气中冷却。退火可以分为完全退火（重结晶退火）、球化退火和去应力退火。对于完全退火热处理技术，一般应用于亚共析成分的各种合金钢及碳素钢的铸造煅烧及热轧型材等，此外在焊接结构时也可以采用。完全退火热处理一般是针对质量轻的工件的最后热处理以及某些工件的预热处理。而对于球化退火则主要应用于降低过共析的碳素钢和合金工具钢的硬度，改善其切削加工的可操作性，以及为之后要进行的淬火步骤做准备。去应力退火热处理主要应用于消除铸件、焊接件等内部残余的应力。如果不消除这些应力，那么在之后的对钢件切削过程中很容易引起钢件表面变形或者产生裂纹。
1.2.淬火
淬火热处理技术是指将钢具材料加热到一定温度，通过保温后，在采取一定措施来冷却钢具。在进行淬火工艺时，通常采用的冷却介质是盐水和油，经两种介质冷却后的钢材都有各自不同的特点。用油冷却一般只适合于一些过冷奥氏体稳定性大的某些合金钢和一些小尺寸的碳钢。用盐水淬火后的工件，一般会有很高的硬度和较为光洁的表面，但是在淬火时工件比较容易变形甚至开裂。
1.3.正火
正火热处理是指将钢材、工件加热到一定合适温度并稳定一段时间后，将其置于空气中自行冷却。
1.4.回火
回火热处理是指将经淬火过后的工件加热到临界点以下的合适温度并稳定一段时间，然后采取合理方式来将其冷却，以消除淬火过后产生的内应力和获得工件多要求的机械性能。回火热处理可以分为：低温、中温、高温回火热处理。经不同温度回火得到的工件的性能有所不同。低温回火目的一方面在于保持钢件的高硬度和高耐磨性能，另一方面是为了降低钢件淬火时的内部应力和脆性，防止其较早被损坏。中温回火目的在于获得较高弹性极限和屈服强度的工件。中温回火常用于一些弹簧及热作模具的热处理过程中。高温回火一般与淬火相结合，下文会介绍其相关特点
1.5.调质处理指的是将淬火与高温相结合的热处理技术。该技术在重要零件加工上应用的非常普遍。经过调质处理过后会得到具有高机械性能的回火索氏体组织。
2.模具的表面处理技术
模具的表面表面性能对模具的工作性能和使用寿命有很大影响。模具表面性能一般指的是：摩擦因数、疲劳性、耐磨损性能及耐腐蚀性能。通过表面处理技术可以很好改善其表面性能。模具表面处理技术指的是对模具表面进行涂覆、改性以及复合处理，通过改变模具表面的形态、化学成分、结构和应力大小，来获得所需要的表面性能良好的零件。目前应用较多的模具表面处理技术有渗氮、渗碳及硬化膜沉积等。
渗氮工艺。一般分为气体渗氮、液体渗碳和离子渗氮等方式，而每种方式又包含多种渗氮技术以适应不同钢种的不同要求。渗氮技术因其技术的多样性，及处理后结果的优良性在模具表面处理中应用的最普遍。
渗碳工艺。对模具进行渗碳的主要目的是为了提高模具的韧性即使模具表面具有较高的硬度和高耐磨性。
硬化膜沉淀技术。当前形势下，运用最广的沉淀膜技术是PVD、CVD。硬化膜技术是通过向工件表面涂覆硬化膜来改善工件的表面性能，在上世纪，由于技术相对落后，硬化膜处理技术队成本要求比较高，故一般应用于精密、长寿命的模具。随着技术的发展，目前一般采取建立热处理中心的方式来大大降低涂覆硬化膜的成本，在进行涂覆时采用预硬化模具材料，简化了模具的制作工艺，缩短了模具的制作周期与此同时还提高了模具的制造精度。
3.热处理工艺对模具寿命的影响
模具寿命直接影响到生产效率、生产质量和生产成本。下面从模具额热处理工艺上来分析其对模具寿命的影响。以高速钢W6Mo5Cr4V2为例来分析热处理工艺对其的影响。此种材料的最大特点是在淬火加热时，脱碳敏感性较大且在加热时容易过热，导致其机械性能大大降低。
对高速钢W6Mo5Cr4V2常规的热处理工艺为：1225℃淬火+560℃ X 1h三次回火。下面进行具体分析：
表1，通过将三种热处理工艺取样进行对比性实验，分析三种条件下材料的结构、耐磨性以及机械性能，通过比较选出最佳最经济的热处理工艺。
表2，为了验证三种热处理方式下的材料的耐磨性能，分别把3种式样放在3种不同的转速和载荷条件下进行耐磨性测定实验，最终的实验结果如上表2。通过分析上表2可知，耐磨性最好的热处理方式是采用1000℃淬火+650℃ x2h一次回火，大约是常规热处理方式的2～5倍。
表3，从此表中可以看出，表中第二种热处理方式得到的高速钢的耐磨性、抗弯强度以及冲击韧性是最差的，而采用新工艺（1000℃淬火+650℃x2h一次回火）的高速钢的冲击韧性最高。分析得出利用低温淬火加一次回火能提高W6Mo5Cr4V2高速钢的韧性、耐磨性等综合性能。其原因是：①低温淬火条件下，可以保留高速钢原有的小碳化物颗粒，这些颗粒的硬度极高可以增加高速钢的耐磨性。②低温淬火条件下，高温奥氏体中的碳、合金元素的含量会明显降低，使得马氏体转变量比高温时多出很多。③在低温淬火条件下，未熔的细小碳化物颗粒会阻碍奥氏体晶体颗粒的长大，从而使淬火过后的奥氏体晶粒非常小，因而淬火后会得到细小的隐形马氏体组织。这就大大提高了高速钢的耐磨性能和硬度，使钢的耐磨性提高了2～5倍，冲击性能提高了11.5%，继而简化了模具生产工序，实现节能且有效减少了工件变形，大大提高了模具的使用寿命。
4.结论
模具热处理技术是保证模具质量的重要工艺过程，在大力生产模具的同时热处理技术也得到了很大的发展。模具的变形问题是复杂的，模具的寿命问题是多方面因素影响的。各种模具的工作条件各不相同，同时对模具材料的性能要求也不经相同，根据模具的功能要求来选择合适的热处理工艺，充分发挥模具材料潜力，大大提高模具的使用寿命。与此同时，在未来的模具行业发展中，也要同时开发新型模具材料，正确对模具进行维护，通过改进模具的结构和工艺条件，来更新热处理设备，使得模具热处理行业在持续发展的道路上越走越稳健。
参考文献：
[1] 王宇. 关于模具材料的热处理技术的研究[J]. 硅谷. 2013（13）
[2] 王蔓，刘建平. 关于精密模具热处理变形原因与处理[J]. 中国新技术新产品. 2013（17）
[3] 黄祖平. 刍议高速钢模具的热处理工艺[J]. 中国新技术新产品. 2012（20）
[4] 任睿. 浅谈精密模具的热处理变形及预防技术[J]. 科技创业家. 2012（23）
[5] 赵峰，张国政. 热处理工艺在模具制造过程中的应用[J]. 热加工工艺. 2013（02）
[6] 赵步青. 模具材料及热处理[J]. 金属加工（热加工）. 2011（03）
关键词：模具材料；热处理工艺；模具寿命
引言：在对模具热处理过程中，由于模具表面的受热不均以及冷却速度各不一样，导致模具不同部位产生温差，模具表面体积涨缩不均匀，继而是的组织转变不均匀，从而产生了“组织应力”。模具加工过程中变形现象的发生正是因为模具内部的应力超过了该模具的屈服限度，因此，在模具生产过程中，减少并控制相关精密负责的模具的变形问题，是生产之关键。1.常规的模具热处理法
1.1.退火
退火热处理是指将钢具材料加热，到达一定温度后，先保温一段时间，然后可以采取用砂石淹埋或者石灰水浸泡方式来将其缓慢冷却缓慢将其冷却到500℃以下，然后置于空气中冷却。退火可以分为完全退火（重结晶退火）、球化退火和去应力退火。对于完全退火热处理技术，一般应用于亚共析成分的各种合金钢及碳素钢的铸造煅烧及热轧型材等，此外在焊接结构时也可以采用。完全退火热处理一般是针对质量轻的工件的最后热处理以及某些工件的预热处理。而对于球化退火则主要应用于降低过共析的碳素钢和合金工具钢的硬度，改善其切削加工的可操作性，以及为之后要进行的淬火步骤做准备。去应力退火热处理主要应用于消除铸件、焊接件等内部残余的应力。如果不消除这些应力，那么在之后的对钢件切削过程中很容易引起钢件表面变形或者产生裂纹。
1.2.淬火
淬火热处理技术是指将钢具材料加热到一定温度，通过保温后，在采取一定措施来冷却钢具。在进行淬火工艺时，通常采用的冷却介质是盐水和油，经两种介质冷却后的钢材都有各自不同的特点。用油冷却一般只适合于一些过冷奥氏体稳定性大的某些合金钢和一些小尺寸的碳钢。用盐水淬火后的工件，一般会有很高的硬度和较为光洁的表面，但是在淬火时工件比较容易变形甚至开裂。
1.3.正火
正火热处理是指将钢材、工件加热到一定合适温度并稳定一段时间后，将其置于空气中自行冷却。
1.4.回火
回火热处理是指将经淬火过后的工件加热到临界点以下的合适温度并稳定一段时间，然后采取合理方式来将其冷却，以消除淬火过后产生的内应力和获得工件多要求的机械性能。回火热处理可以分为：低温、中温、高温回火热处理。经不同温度回火得到的工件的性能有所不同。低温回火目的一方面在于保持钢件的高硬度和高耐磨性能，另一方面是为了降低钢件淬火时的内部应力和脆性，防止其较早被损坏。中温回火目的在于获得较高弹性极限和屈服强度的工件。中温回火常用于一些弹簧及热作模具的热处理过程中。高温回火一般与淬火相结合，下文会介绍其相关特点
1.5.调质处理指的是将淬火与高温相结合的热处理技术。该技术在重要零件加工上应用的非常普遍。经过调质处理过后会得到具有高机械性能的回火索氏体组织。
2.模具的表面处理技术
模具的表面表面性能对模具的工作性能和使用寿命有很大影响。模具表面性能一般指的是：摩擦因数、疲劳性、耐磨损性能及耐腐蚀性能。通过表面处理技术可以很好改善其表面性能。模具表面处理技术指的是对模具表面进行涂覆、改性以及复合处理，通过改变模具表面的形态、化学成分、结构和应力大小，来获得所需要的表面性能良好的零件。目前应用较多的模具表面处理技术有渗氮、渗碳及硬化膜沉积等。
渗氮工艺。一般分为气体渗氮、液体渗碳和离子渗氮等方式，而每种方式又包含多种渗氮技术以适应不同钢种的不同要求。渗氮技术因其技术的多样性，及处理后结果的优良性在模具表面处理中应用的最普遍。
渗碳工艺。对模具进行渗碳的主要目的是为了提高模具的韧性即使模具表面具有较高的硬度和高耐磨性。
硬化膜沉淀技术。当前形势下，运用最广的沉淀膜技术是PVD、CVD。硬化膜技术是通过向工件表面涂覆硬化膜来改善工件的表面性能，在上世纪，由于技术相对落后，硬化膜处理技术队成本要求比较高，故一般应用于精密、长寿命的模具。随着技术的发展，目前一般采取建立热处理中心的方式来大大降低涂覆硬化膜的成本，在进行涂覆时采用预硬化模具材料，简化了模具的制作工艺，缩短了模具的制作周期与此同时还提高了模具的制造精度。
3.热处理工艺对模具寿命的影响
模具寿命直接影响到生产效率、生产质量和生产成本。下面从模具额热处理工艺上来分析其对模具寿命的影响。以高速钢W6Mo5Cr4V2为例来分析热处理工艺对其的影响。此种材料的最大特点是在淬火加热时，脱碳敏感性较大且在加热时容易过热，导致其机械性能大大降低。
对高速钢W6Mo5Cr4V2常规的热处理工艺为：1225℃淬火+560℃ X 1h三次回火。下面进行具体分析：
表1，通过将三种热处理工艺取样进行对比性实验，分析三种条件下材料的结构、耐磨性以及机械性能，通过比较选出最佳最经济的热处理工艺。
表2，为了验证三种热处理方式下的材料的耐磨性能，分别把3种式样放在3种不同的转速和载荷条件下进行耐磨性测定实验，最终的实验结果如上表2。通过分析上表2可知，耐磨性最好的热处理方式是采用1000℃淬火+650℃ x2h一次回火，大约是常规热处理方式的2～5倍。
表3，从此表中可以看出，表中第二种热处理方式得到的高速钢的耐磨性、抗弯强度以及冲击韧性是最差的，而采用新工艺（1000℃淬火+650℃x2h一次回火）的高速钢的冲击韧性最高。分析得出利用低温淬火加一次回火能提高W6Mo5Cr4V2高速钢的韧性、耐磨性等综合性能。其原因是：①低温淬火条件下，可以保留高速钢原有的小碳化物颗粒，这些颗粒的硬度极高可以增加高速钢的耐磨性。②低温淬火条件下，高温奥氏体中的碳、合金元素的含量会明显降低，使得马氏体转变量比高温时多出很多。③在低温淬火条件下，未熔的细小碳化物颗粒会阻碍奥氏体晶体颗粒的长大，从而使淬火过后的奥氏体晶粒非常小，因而淬火后会得到细小的隐形马氏体组织。这就大大提高了高速钢的耐磨性能和硬度，使钢的耐磨性提高了2～5倍，冲击性能提高了11.5%，继而简化了模具生产工序，实现节能且有效减少了工件变形，大大提高了模具的使用寿命。
4.结论
模具热处理技术是保证模具质量的重要工艺过程，在大力生产模具的同时热处理技术也得到了很大的发展。模具的变形问题是复杂的，模具的寿命问题是多方面因素影响的。各种模具的工作条件各不相同，同时对模具材料的性能要求也不经相同，根据模具的功能要求来选择合适的热处理工艺，充分发挥模具材料潜力，大大提高模具的使用寿命。与此同时，在未来的模具行业发展中，也要同时开发新型模具材料，正确对模具进行维护，通过改进模具的结构和工艺条件，来更新热处理设备，使得模具热处理行业在持续发展的道路上越走越稳健。
参考文献：
[1] 王宇. 关于模具材料的热处理技术的研究[J]. 硅谷. 2013（13）
[2] 王蔓，刘建平. 关于精密模具热处理变形原因与处理[J]. 中国新技术新产品. 2013（17）
[3] 黄祖平. 刍议高速钢模具的热处理工艺[J]. 中国新技术新产品. 2012（20）
[4] 任睿. 浅谈精密模具的热处理变形及预防技术[J]. 科技创业家. 2012（23）
[5] 赵峰，张国政. 热处理工艺在模具制造过程中的应用[J]. 热加工工艺. 2013（02）
[6] 赵步青. 模具材料及热处理[J]. 金属加工（热加工）. 2011（03）