模具钢材的热处理工艺

[整体热处理]：对工件整体进行穿透加热的热处理。
[方法]：主要有退火、正火、淬火和回火等。
根据在一般零件的加工工艺路线中所处的位置和作用，热处理可分为预备热处理更长最后热处理。一般零件的工艺路线为：毛坯（铸造或锻造）→退火或正火→机械（粗）加工→淬火+回火（或表面热处理）→机械（精）加工。退火与正火常作为预备热处理，其目的是为消除毛坯的组织缺陷，或为以后的加工作准备；淬火和回火工艺配合可强化钢材，提高零件或工具的使用性能，可作为最终热处理。
45钢经不同热处理后的性能
热处理方法 力学性能率 σb(MPa) σs(MPa) δ(%) ψ(%) Ak(J)
退火（随炉冷却） 600~700 300~350 15~20 40~50 32~48
正火（空气冷却） 700~800 350~450 15~20 45~55 40~64
淬火（水冷）、低温加回火 1500~1800 1350~1600 2~3 10~12 16~24
淬火（水冷）、高温回火 850~900 650~750 12~14 60~66 96~112
一、退火
[退火]：是将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
[常用退火方法]：完全退火、球化退火、去应力退火等
[目的]：根据不同情况，退火的作为可归纳为降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能；均匀钢的化学成分和组织；消除内应力等。
1、完全退火
——完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火工艺。
[工艺]：完全退火加热温度为Ac3以上20℃~30℃，保温时间依工件的大小和厚度而定，要使工件热透，保证全部得到均匀化的奥氏体，冷却方式可采用随炉缓慢冷却，实际生产时为提高生产率，退火冷却至600℃左右即可出炉空冷。
[应用]：完全退火主要用于ωc＞0.25%的亚共析钢，低碳钢和过共析成分的钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析成分的钢加热至ACcm以上完全奥氏体化后，则在随后缓冷时，将会有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧度显著降低。零件毛坯进行完全退火，可使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化；完全退火可降低硬度，改善切削加工性能，消除内应力。
工程材料及成形工艺基础
45钢完全退火后的组织（铁素体+珠光体）
45钢锻造后与完全退火后的力学性能比较
状态 σb/Mpa σs/Mpa δs/% ψ/% αk/kJ•m2 HB
锻造后 650~750 300~400 5~15 20~40 200~400 ≤229
完全退火后 600~700 300~350 15~20 40~50 400~600 ≤207
2、球化退火
——为使工件中的碳化物球状化而进行的退火工艺。
[工艺]：球化退火的加热温度为AC1以上20℃~30℃，保温后的冷却有两种方式：普通球化退火时采用随炉缓冷，至500℃~600℃后出炉空冷；等温球化退火则是先在Ar1以下20℃等温足够长时间，然后再随炉缓冷至500℃~600℃出炉空冷。
[应用]：球化退火主要适用于共析和过共析成分的钢（高碳成分）。对于含碳量高的共析和过共析钢铸、锻、焊件，进行球化退火可得到硬度较低的球状珠光体，如T10钢经球化退火后，硬度由255～321HBS降到≤197HBS。从而改善切削加工性能；同时获得球状珠光体也是为淬火作组织准备，使淬火加热时奥氏体晶粒不易长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。
工程材料及成形工艺基础
球状退火后的组织（球状珠光体）
3、去应力退火
——去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余内应力而进行的退火工艺。
[工艺及应用]：去应力退火加热温度较宽，但不超过AC1点，一般在500℃~650℃之间，铸铁件去应力退火温度一般为500℃~550℃；焊接工件的去应力退火温度一般为500℃~600℃。去应力退火的保温时间也要根据工件的截面尺寸和装炉量决定。去应力退火后的冷却应尽量缓慢，以免产生新的应力。