鑄造金屬模具材料的特性及其熱處理工藝分析

張亮 劉成兵 屈慶曉

【摘? 要】我國是一個工業發展大國，工業大批的生產和出口，促進了我國經濟的發展。其中就包括金屬模具。金屬模具在工業生產中占據著重要地位，而且隨著社會的發展，金屬模具運用越來越廣泛?？梢哉f金屬模具的誕生既滿足了現代人們的需求，提高了人們的生活質量;又促進了現代經濟的高效發展。本文以金屬模具材料為研究對象，分析了金屬模具材料的特性和熱處理工藝。

【關鍵詞】金屬模具;材料;特性;熱處理

引言

模具的作用在現代工業發展中發揮著越來越大的作用，大到航空事業，小到生活用品，都離不開模具?？梢哉f模具對人們生活的方方面面都有著巨大的影響。特別是在金屬制品行業，工廠需要根據金屬模具的特性對材料進行熱處理，利用模具制造出各種高質量的產品，以滿足社會需求。工廠制作對金屬模具材料進行熱處理能夠延長模具的使用壽命，提高產品的使用性能，不同的材料需要用到不同的熱處理工藝。

1.金屬模具材料的分類和特性

1.1碳素鋼

碳素鋼在目前我國金屬材料中的產量是十分高的，因為制作成本低，來源豐富，被我國各制造業廣泛運用。碳素鋼的特點：一是具有很強的可塑性。碳素鋼可以根據實際要求鍛造成不同的形狀;二是碳素鋼的軟化性很強。在對碳素鋼進行退火操作時，碳素鋼會有很強的軟化性，進一步加強了碳素鋼的可塑性，為下一個操作環節奠定了基礎;三是易切割。與其他金屬材料相比，碳素鋼的硬度較低，可以采用常規工具對其進行切割，塑造模具的最初形狀。

1.2高碳高鉻鋼

高碳高鉻鋼是碳元素和鉻元素的合金材料，該材料的特點：一是硬度高。鉻元素的加入使得高碳高鉻鋼具有很強的硬度，尤其是在鉻元素含量為12%到15%之間，高碳高鉻鋼的硬度達到最高峰值，甚至可以抵御空氣中的氧化反應;二是耐磨。高碳高鉻鋼在受到外界摩擦的時候不易受損，能夠很好的保持模具的外觀美;三是可塑性較差。由于高碳高鉻鋼材料具有硬度高的特點，所以其可塑性就較差;四是淬硬性強。在淬火操作后，高碳高鉻鋼會快速冷卻，同時發生二次硬化，再一次提高了模具的硬度。

1.3高速鋼

高速鋼的特點：一熱塑性強。在高溫環境中有較強的延展性，施工人員可以根據需要對模型的形狀進行塑造;二韌性強。高速鋼具有很強的韌性，適合制作各種模具;三淬火硬度高。施工人員在對高速鋼進行淬火的時候，高速鋼在冷卻的時候同時增強了硬度，減少施工中造成的誤差。

1.4合金材料

合金材料是通過多種元素混合加工而成的，具有多種元素的特點，具體可以歸納為以下：一硬度高。合金材料的硬度比其他材料要高出幾倍;二耐磨。合金材料的耐磨性強，很少會在材料的表面留下痕跡;三是質量低。合金材料比傳統金屬材料的質量要低，便于搬運。

2.金屬材料的熱處理工藝

對金屬材料進行熱處理主要目的是為了延長模具的使用壽命。在以往熱處理一般只考慮了模具表面的硬度和淬火的情況，對模具材料的硬度和強度處理不夠，所以有些模具在使用中會產生變形的情況。但是現在很多工程都采用了微變形等分級淬火處理工藝，提高了機械的使用性能。

2.1深冷處理

深冷處理后的模具，其性能可以得到提高，使用壽命能夠有效延長。其具體操作為，在金屬回火和淬火的時候對其進行深冷處理。處理后的金屬具有抗回火穩定性，其耐磨性也會得到提高。簡單來說生冷處理不僅是使金屬冷卻，還能對金屬合金和熱模具進行處理，提高模具的使用性能。

2.2真空處理

真空處理是在對金屬模具制作的時候，在真空的環境下進行熱處理，該工藝能夠提高金屬模具材料的表面性能，控制金屬在操作中的變化范圍在合理之內，采用這種處理方式可以提高模具制作的精度。因為在真空環境中，模具不容易受到外界環境的影響，能夠保持較高的活性，保證模具內其他元素不會發生變化，從而提高模具的使用性能。同時在真空環境處理下，模具的硬度也能得到提高。

2.3化學熱處理

化學熱處理是對金屬模具材料進行合理的化學反應。這種工藝在操作中十分常見。通過化學熱處理可以提高金屬材料的表面性能。目前運用最多的熱處理主要有高頻滲氮、離子滲氮等。前者在處理中需要更多的時間，而后者花費的時間要少些。兩者都可以有效提高金屬材料表面滲層的質量。

2.4淬火工藝

在模具制造工業中，淬火工藝是十分常見的。在對模具進行熱處理的時候，需要對金屬模具快速降溫，就會采用這種工藝。在淬火工藝中，能夠出去金屬模具中的雜質，提高金屬模具的純度。在對模具形狀進行改變之后，通常需要淬火操作，增加金屬模具的硬度，并提高材料的綜合性能。經過淬火工藝的金屬材料，其耐磨性會得到提高，使用壽命會延長。因此淬火工藝也是在金屬熱處理工藝中運用最廣泛的一種工藝。

2.5高能束熱處理

高能束熱處理是采用電子極光對金屬模具材料進場熱處理的一種方式。其優勢是可空性好、不會造成環境的污染、不需要其他的冷卻介質，處理起來方便。在操作中可以根據實際需求選擇加熱面積，進行局部處理或者細節處理。尤其是在現代科技發展技術下，自動化處理更加方便簡捷，并且能夠有效提高模具的使用壽命，提高模具使用性能。

3.結語

隨著科技的進步，我國模具的熱處理工藝也越來越高。模具熱處理工藝的研究，能夠有效提高模具的使用性能和使用壽命。通過對模具熱處理工藝的研究能夠優化模具工藝的發展方向，促進模具行業的有效發展。

參考文獻

[1]王明明.鑄造金屬模具材料的特性及其熱處理工藝[J].現代工業經濟和信息化，2019，9（06）：78-79.

[2]張金鳳. 模具材料與熱處理[M]. 機械工業出版社， 2010.

[3]劉文麗. 沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝分析[J]. 中國機械， 2019， 000（002）：48-49.

[4]黃黎明. 關于沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝研究[J]. 世界有色金屬， 2018， 510（18）：279+281.