1、模具的制造精度

組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應(yīng)力過(guò)(guò)大，造成模具在熱處理后的加工、裝配和模具使用過(guò)(guò)程中的變形，從而降低模具的精度，甚至報(bào)廢。

 

2、模具的強(qiáng)度

熱處理工藝制定不當(dāng)、熱處理操作不規(guī)范、或熱處理設(shè)備狀態(tài)(tài)不完好，造成被處理模具強(qiáng)度（硬度）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

 

3、模具的工作壽命

熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等，導(dǎo)致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，影響模具的工作壽命。

 

4、模具的制造成本

作為模具制造過(guò)(guò)程的中間環(huán)(huán)節(jié)或最終工序，熱處理造成的開(kāi)(kāi)裂、變形超差及性能超差，大多數(shù)情況下會(huì)(huì )使模具報(bào)廢，即使通過(guò)(guò)修補(bǔ)仍可繼續(xù)使用，也會(huì)(huì )增加工時(shí)(shí)，延長(zhǎng)(cháng)交貨期，提高模具的制造成本。

 

正是熱處理技術(shù)(shù)與模具質(zhì)(zhì)量有十分密切的關(guān)(guān)聯(lián)(lián)性，使得這二種技術(shù)(shù)在現(xiàn)代化的進(jìn)(jìn)程中，相互促進(jìn)(jìn)，共同提高。近年來(lái)(lái)，國(guó)際上模具熱處理技術(shù)(shù)發(fā)(fā)展較快的領(lǐng)(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)(shù)、模具的表面強(qiáng)化技術(shù)(shù)和模具材料的預(yù)硬化技術(shù)(shù)。

 

二、模具的真空熱處理技術(shù)(shù)

 

真空熱處理技術(shù)(shù)，是近些年發(fā)(fā)展起來(lái)(lái)的一種新型的熱處理技術(shù)(shù)，它所具備的特點(diǎn)(diǎn)，正是模具制造中所迫切需要的，比如防止加氧化和不脫碳、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)(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。為保持工件（如模具）真空加熱的優(yōu)(yōu)良特性，冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要，模具淬火過(guò)(guò)程主要采用油冷和氣冷。

 

對(duì)于熱處理后不再進(jìn)(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），它可以提高與表面質(zhì)(zhì)量相關(guān)(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(guò)(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)(shù)（包括組織模擬和性能預(yù)測(cè)技術(shù)(shù)）的成功開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)和應(yīng)用，使得模具的智能化熱處理成為可能。由于模具生產(chǎn)(chǎn)的小批量（甚至是單件）、多品種的特性，以及對(duì)熱處理性能要求高和不允許出現(xiàn)廢品的特點(diǎn)(diǎn)，又使得模具的智能化處理成為必須。

 

模具的智能化熱處理包括：

 

1、明確模具的結(jié)構(gòu)、用材、熱處理性能要求；

2、模具加熱過(guò)(guò)程溫度場(chǎng)(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)(chǎng)分布的計(jì)算機(jī)模擬；

3、模具冷卻過(guò)(guò)程溫度場(chǎng)(chǎng)、相變過(guò)(guò)程和應(yīng)力場(chǎng)(chǎng)分布的計(jì)算機(jī)模擬；

4、加熱和冷卻工藝過(guò)(guò)程的仿真；

5、淬火工藝的制定；

6、熱處理設(shè)備的自動(dòng)(dòng)化控制技術(shù)(shù)。

 

國(guó)外工業(yè)(yè)發(fā)(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本等，在真空高壓氣淬方面，已經(jīng)(jīng)開(kāi)(kāi)展了這方面的技術(shù)(shù)研發(fā)(fā)，主要針對(duì)目標(biāo)也是模具。

 

三、模具的表面處理技術(shù)(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)(guān)重要。這些表面性能指：耐磨損性能、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(lài)(lài)基體材料的改進(jìn)(jìn)和提高是非常有限的，也是不經(jīng)(jīng)濟(jì)的，而通過(guò)(guò)表面處理技術(shù)(shù)，往往可以收到事半功倍的效果，這也正是表面處理技術(shù)(shù)得到迅速發(fā)(fā)展的原因。

 

模具的表面處理技術(shù)(shù)，是通過(guò)(guò)表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù)(shù)，改變模具表面的形態(tài)(tài)、化學(xué)(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)(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)(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)(xué)方法和機(jī)械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)(shù)不斷涌現(xiàn)，但在模具制造中，應(yīng)用較多的主要的滲氮、滲碳和硬化膜沉積。

 

1、滲氮

滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮和液體滲氮等方式。每一種滲氮方式中，都有若干種滲氮技術(shù)(shù)，可以適應(yīng)不同鋼種、不同工件的要求。由于滲氮技術(shù)(shù)可以形成優(yōu)(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)(xié)調(diào)，同時(shí)(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)(shù)較早，也是應(yīng)用最廣泛的。

 

2、滲碳

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

 

3、硬化膜沉積

硬化膜沉積技術(shù)(shù)，目前較成熟的是CVD和PVD。為了增加膜層與工件表面的結(jié)合強(qiáng)度，現(xiàn)在發(fā)(fā)展了多種增強(qiáng)型CVD、PVD技術(shù)(shù)。

 

硬化膜沉積技術(shù)(shù)最早在工具（刀具、刃具、量具等）上應(yīng)用，效果極佳，多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。

 

模具自上個(gè)(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)(kāi)始采用涂覆硬化膜技術(shù)(shù)。目前的技術(shù)(shù)條件下，硬化膜沉積技術(shù)(shù)（主要是設(shè)備）的成本較高，仍然只在一些精密、長(zhǎng)(cháng)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)(huì )大大降低。更多的模具如果采用這一技術(shù)(shù)，可以整體提高我國(guó)的模具制造水平。

 

四、模具材料的預(yù)硬化技術(shù)(shù)

 

模具在制造過(guò)(guò)程中，進(jìn)(jìn)行熱處理是絕大多數(shù)模具長(zhǎng)(cháng)時(shí)(shí)間沿用的一種工藝。自上個(gè)(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)(kāi)始，國(guó)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(wú)(wú)法達(dá)到模具的使用硬度，所以，預(yù)硬化技術(shù)(shù)的研發(fā)(fā)投入不大。

 

隨著(zhù)加工機(jī)床和切削刀具性能的提高，模具材料的預(yù)硬化技術(shù)(shù)開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)速度加快，到上個(gè)(gè)世紀(jì)80年代，國(guó)際上工業(yè)(yè)發(fā)(fā)達(dá)國(guó)家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(guó)在上世紀(jì)90年代中后期開(kāi)(kāi)始采用預(yù)硬化模塊（主要用國(guó)外進(jìn)(jìn)口產(chǎn)(chǎn)品）。

 

模具材料的預(yù)硬化技術(shù)(shù)主要在模具材料生產(chǎn)(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)和實(shí)(shí)施。通過(guò)(guò)調(diào)整鋼的化學(xué)(xué)成分和配備相應(yīng)的熱處理設(shè)備，可以大批量生產(chǎn)(chǎn)質(zhì)(zhì)量穩(wěn)定的預(yù)硬化模塊。我國(guó)在模具材料的預(yù)硬化技術(shù)(shù)方面，起步晚，規(guī)模小，目前還不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)模具制造的要求。

 

采用預(yù)硬化模具材料，可以簡(jiǎn)(jiǎn)化模具制造工藝，縮短模具的制造周期，提高模具的制造精度?？梢灶A(yù)見(jiàn)(jiàn)，隨著(zhù)加工技術(shù)(shù)的進(jìn)(jìn)步，預(yù)硬化模具材料會(huì)(huì )用于更多的模具類(lèi)(lèi)型。