压铸模热处理基本原理和分析压铸模热处理基本原理和分析钢的种类非常多，详细掌握所有种类的钢的热处理拜不是件容易的事对从事压铸工作 的技术人员来说，更须耍掌握与压铸模用钢材的热处理有关的知识，掌握如何对压铸模的 热作模具钢恰当地进行热处理的知识尤为重要 所谓钢的热处理，简而言之，就是通过把钢加热、冷却来改变钢的内部组织和性质但 是，由于目的不同而处理方法也有所不同压铸工作者在压铸模制作时，经常需对热作模 具钢施行退火、淬火、回火热处理这些热处理也随钢的种类不同而有所不同即使同样 目的的热处理，其方法也是有所不同的现在在 JIS 标准中的热作模具钢有：SKD 4、SKD5、SKD 6、SKD61, SKD62, SKT 2、SKT 3、SKT 4、SKT5、SKT 6、 其中适合于 铝合金压铸用的模具钢只有 SKD 6、SKD61、 （SKD 4、3KD 5 是适合于锌合金压铸模用的 钢这是由于钢的成分中的钨对于铝的亲合力很强，因此不适于用作铝合金的压铸模） ，与 SKD61 相当的热作模具钢，还由于各家钢厂在 JIS 标准中的化学成分有所不同而各有特色 钢厂在确定本厂生产的钢材最适当的热处理方法之后，作为技术资料提要供给用户。
因此， 在进行热处理的实际任务时，可参照钢厂提供的技术及有关热处理的专门书籍本文章仅 就从事压铸技术工作者应该具有的最低限度的热处理知识，共同分享 退火退火 钢材退火的目的有多种，其主耍目的是：(1)降低钢材硬度，以利于加工，(2)消除内部应力，以便于防止加工后的变形和裂纹； (3)改善淬火前的结晶组织，以利于淬火 现就压铸模制造过程中实施的退火处理加以说明： 扩散退火热处理扩散退火热处理一般地说，合金钢从熔融状态到凝固，总是先从外表面开始，然后顺次地向中心部分 凝固的凝固过程中，固相与液相之问，因为未得到充分扩散，使靠近表面与中心部分的 合金元素的成分不一样这个现象哄做“偏析” 为了消除偏析，就需耍进行扩散退火的热 处理、使整个钢材的组织变成均匀不过，这个热处理应该由钢厂进行，本文章不作详述由于某种原因，型腔部分钓钢材，采用肖氏精铸法铸造时，必须进行扩散退火处理) 球状化退火处理球状化退火处理 锻造或热轧状态的模具钢，其内部组织很不稳定，硬度也很高，难以切削加工，而且此 种状态的钢，内部应力很大，加工以后，容易发生变形和裂纹，机械性能也不好对于这 样的钢、就需采用球状化退火处理，以便使其内部的碳化物的结晶转变成球化的稳定的组 织。
一般市场上供应的热作模作钢，已由钢厂进行过球化退火处理因此钢材购入时，只要 验明确实经过退火处理的，在模具制作阶段，就不必进行球化退火处理但是，若购买来 的钢材尺寸不合适或其他原因，尚需锻造和压延时，那么，就必须再度进行球化退火处理球化退火处理，必须根据钢组织内碳化物的状态(结晶状态、大小)和钢材的大小、锻造和 压延状态以及所需球化的程度来确定实施时，需有高度的技术和经验，并且还需有性能 良好，且易于控制的加热炉及其他设备因此，球化退火处理以依赖钢厂或专家为上策 关于热处理的具体方法，可以参照热处理的专门书籍 消除应力的退火热处理消除应力的退火热处理对有残余应力(内部应力)的钢进行机械加工时，随着加工的进行，应力失去平衡而引起 变形若机械加工完时仍有应力的残留，在淬火时则会发生大的变形和裂纹为了防止这类问题的发生，就必须适时地进行消除应力的退火处理 作了球化退火处理的钢材，也仍残存有相当内应力已经实施退火的钢材，一经切割， 或经强力切削加工，又会发生加工中的内应力大家知道，压铸模型块经机械加工后，是 要进行淬火热处理的所以，必须在加工工序间进行消除这些内应力的退火处理因此， 在压铸模型块的各个加工面，都需耍留加工余量，以便在消除应力的退火处理后，进行精 加工。
一般小的型块可留 1-3 毫米的加工余量，大的型块就需留 3-5 毫米的加工余量另 外，在钢料体积的 1/3 以上耍被切削掉或钢料的厚度的 1/2 以上被加工的情况下，在每一 次加工工序中只须加工 80%左右(加工余量留 5-10 毫米)，加工到留 2 -5 毫米的精加工余量， 再进行一次消除应力的退火处理 若把热作模具钢加热到 600-6500C,会使 80%以上的内应力消除，实际使用过程中就不会 出什么问题因此，消除内应力的退火处理时，务须缓慢地升温到 600-6500C，将这个温 度保持到使钢料中心部分达到这个温度为止(钢料每厚 25 毫米需 1 个小时)，然后在炉中冷 却 〔注〕(1)由于内部应力而引起变形，加工基准面、分型面、也将发生变形因此，在进行 消除应力的退火处理之前，留加工余最时，应包括所有加工面的精加工余量2)消除应力的退火处理的温度，不要超过 6500C,过高的温度会使钢料的组织变坏， 这一点务须注意3)在上述温度中进行退火时，会发生氧化、脱碳这个问题将在下一节‘防止氧化、 脱碳’一起阐述 淬火淬火钢的淬火，就是把加热到高温的钢进行急剧冷却而提高硬度的一种热处理一般地说，使钢的温度上升到某种温度以上时，钢的组织即转变为奥氏体。
从这个温度以 不碰到那种钢的 S 曲线的鼻端的速度急冷、就会使钢的组织变为硬度很高的马氏体 上述的奥氏体温度及 S 曲线是随钢的种类(化学成分)而有所不同由于钢的种类不同， 所采取的淬火温度与冷却时间也不一样因此，必须根据钢的种类确定钢的淬火条件和方 法 耐热模具钢与普通的碳素钢比较，就是达到 S 曲线的鼻端的时间相当长因此，淬火时作 为冷却介质的水和油就没有必要了，只要求充分热透，加热完后，取出放在大气中冷却 因此，耐热模具钢的淬火、冷却，并不太难(不过对钢材升温的过程中的种种变化，必须注 意 防止氧化脱碳防止氧化脱碳 若把钢材裸露在大气中加热到高温，钢材表面就会发生氧化和脱碳如果把经过机械加 工及精加工的型块不加保护地进行加热到高温，就会因氧化脱碳或者表面层被烧坏而报 废因此，对压铸模成形部分的零件的淬火，必须采取防止氧化脱碳的加热方法近年来，以防止氧化脱碳为目的的加热方法发展很快如真空炉、还原性气体(CO)炉、 惰性气体(N2或 Ar)炉、盐浴炉等等采用这些加热炉时，只要注意加热的深度，就可以获 得无氧化脱碳的理想效果关于上述各种加热方法，可参考加热设备制造厂的技术说明书 以及热处理专门书籍。
在缺乏上述那种理想的加热设备的情况下，可以采用“匣封法” 即把需耍加热的钢件 装入每边距钢件 50-100 毫米的钢皮匣内，钢件的四周上下用沥青焦炭粉填满，加盖密闭， 放进炉内，进行加热此法很实用，也很方便，能有效地防止氧化脱碳也可以用铸铁切 屑代替沥青焦炭粉不过，铸铁切屑经使用后，碳素减少，再度使用则有脱碳的可能，对 此务须注意还有，此法使钢件加热时的温度上升相当缓慢因此，在后面将要谈到的关于转变点通过时的保时间和奥氏体化保温时间要稍许延长些另外，装匣时，耍注意便于 取出 加热升温加热升温 为了便于钢件淬火，必须把钢件加热到使钢的组织转化为奥氏体的温度热作模具钢的 奥氏体化的适当温度是在 1000-10500C钢件厚度小的，采用接近下限的温度为宜钢件 厚度大的，使奥氏体化的温度到达中心部所需的加热时间就要适当延长因此，采用接近 上限的温度为宜在奥氏体化升溢过程中，需要注意如下几点1）要准确地掌握钢的转变点，就必须了解钢的状态图关于这点，可参考钢的热处理 专门书籍和钢厂的有关资料不过，在对钢的加热升温时，必须注意，切不可无故通过这 个转变点 （2）众所周知，在转变点以外的温度范围内，变化温度时钢是与温度成比例的膨胀和收 缩，但是在转变点温度不与温度成比例，而由于转变引起膨胀和收缩，而这个膨胀和收缩 与热膨胀正好相反。
(3)在加热升温时，钢的表面和中心部的温度有着很大的差异在升温过程中，如急剧加 热，就会使表里温度差更大，使热膨胀程度也发生更大的差异，从而在钢件内部发生很大 的内部应力(此种情况下，近表面的是压应力，中心部是张应力)此外，在很大的温度差 异下连续急剧加热，就会使表面和中心部(若厚薄不匀)在转变时期发生偏离在这种情况 下，就会产生很大的内部应力(近表面的是张应力，近中心部的是压应力)，这是引起变形 和裂纹的原 因因此，钢的加热升温时，在到达转变点之前，要缓慢地升温接近转变点时，就要暂 时停止升温待到钢的中心部的温度均匀后，再升温切不可无故地通过转变点 关于热作模具钢的淬火时的加热升温速度、转变点及奥氏体化温度的保持时间等具体要 领，请参照钢厂的有关技术指导说明书KD61 钢的热处理曲线〔注〕(1)钢材在高温时强度很低，在淬火加热到奥氏体化温度时，由于钢材自重而产生变 形为了防止这类情况的发生，应将放入炉中加热的钢材在其弯曲断面最大的部位用支承 物支承住2)在匣封法加热的情况下，炉内沮度与钢件温度的上升，有相当大的时差，这个时 差随匣的大小、钢件的大小、充填剂的种类而有所不同如果经验不足，应分别测定炉内 温度和钢件表面温度，或者用适当大的同质钢材进行实验，求得可靠的数据作为决定实施 的条件。
回火回火 钢材经过淬火后，硬度很高，但质地变脆，而且淬火时，由于急冷而存在很大的内部应 力如果原封不动地使用，就容易破损和变形为了改善这种性质，使淬硬的钢件具有足 够的韧性和机械性能，就必须进行回火处理回火后最适宜的硬度是在 HRC45-47 之间 对回火后的硬度影响最大的是回火温度回火温度与回火硬度的关系，可参考钢厂的有关 资料 当回火温度超过 5800C 时，硬度曲线就急剧向下倾斜此时的温度一有误差，就出现很 大的硬度差别 回火使用的加热炉的温度必须能够正确地加以控制此外，热作模具钢的回火热处理的操作最好的淬火、回火的顺序，连续地进行把从 淬火温度空冷的钢件，冷却到常温时，内应力非常大，有发生裂纹的危险 因此应在冷到马氏体温度 90%时(SKD6)钢的场合约 1000C，即停止冷却，开始进行直接 回火处理此时必须避免急剧加热钢件装炉时的炉内温度应确实在 3000C 以下然后，缓慢地升温到回火温度，切不可超温对于加热升温，务须充分注意，严加控制加热终 结后进行空冷，回火一定要进两次(形状复杂的和大的钢件需要三次) 氮化处理氮化处理 普通的压铸模按上述淬火、回火(硬度 HRC45-47)处理后便可以使用。
但是，需耍特别 耐磨和更高的表面硬度时，就需要进行氮化处理使钢件表层渗入 0.15-0.2 毫米深的氮化 层(氮化后，最好把氮化表面研磨去 0.01 毫米) 热处理变形热处理变形至此，已就压铸模的热处理作了概略地说明但是，即使严格地照此实施，还是不能避 免由于热处理而产生若干变形这是由于转变点引起的膨胀和收缩而产生的变形它的 变形最在 X(宽), Y(长)、Z 厚)等方向多不一样这些差别是由于钢坯在加工过程中，受到 变形的经历各不相同而产生的，例如六面锻造体，共 X, Y, Z 各个方向的变形量比较均匀， 但从圆材上切下的料，在直径方向和长度方向就会产生差异还有，板钢在压延机上切下 时，X, Y, Z 的各个方向变形量是很不一样， 所有这些差异，即使不太大，也不能忽视 因此，在热处理后的尺寸修正量是必要的钢厂提供的变形的资料，也有与实际不一致的 情况因此对于要求精度高的部位，须留研磨量，在热处理后进行研磨修正或电加工 与热处理有关的压铸摸设计注悬事项 前节已谈了关于压铸模在热处理时发生变形的各种原因为了减少变形和破损，在压铸 模的设计阶段，应该尽可能地使型块各个部分内厚均匀，不能太薄在不妨碍使用的前提 下，所有拐角部位的圆角半径 R 应尽最大一些，避免应力集中。
保存好热处理的数据 热处理的条件少许变动，就会使热处理的结果发生很大的变动还有，在同样条件下， 若加热炉的大小、构造、种类的不同，则最终的硬度和变形量也会发生。