鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度（Ac3或ACl)以上某一溫度，充分保溫， 使奧氏體化后迅速冷卻，使鋼的金相組織轉(zhuǎn)變成固溶了第二相的固溶體的工藝過(guò) 程。對(duì)于模具鋼而言，主要是馬氏體或混有下貝氏體或殘留奧代體的混合組織； 特殊鋼類(lèi)，可能是奧氏體，此時(shí)稱(chēng)固溶處理。回火是粹火的后續(xù)工序，是將泮火 后的鋼加熱到ACl以下某一溫度（根據(jù)回火后要求的金相組織和性能而定），充 分保溫（使轉(zhuǎn)變完成）后冷卻的工藝過(guò)程。固溶處理后的鋼使第二相析出而強(qiáng)化， 此時(shí)稱(chēng)時(shí)效。

淬火和回火,都包括兩個(gè)主要階段，即加熱和冷卻。由于加熱或冷卻的方 式方法和介質(zhì)的不同，淬火工藝或回火工藝有許多種，如完全淬火、不完全淬火， 分級(jí)泮火、等溫淬火等；低溫回火，高溫回火，真空回火等。

熱處理一般分預(yù)先熱處理和最終熱處理兩大類(lèi)。給予鋼或零件最終性能的 熱處理稱(chēng)最終熱處理，如淬火回火等；為最終熱處理作組織或性能準(zhǔn)備的稱(chēng)預(yù)先 熱處理，如退火、正火等。但也不是絕對(duì)的，如淬火并高溫回火，即調(diào)質(zhì)處理， 有時(shí)是預(yù)先熱處理，有時(shí)可作最終熱處理；預(yù)硬鋼的熱處理，在鋼廠是最終熱處 理，對(duì)制造廠而言又是預(yù)先熱處理。

為了滿(mǎn)足不同模具零件的不同性能要求，模具零件的最終熱處理工藝很多， 五花八門(mén)，千變?nèi)f化。但是預(yù)硬化型模具鋼作為鋼廠的產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)，其熱處理 (泮火回火）工藝規(guī)范（特別是奧氏體化溫度和冷卻介質(zhì)）必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不能隨意更改的（除非用戶(hù)訂貨協(xié)議規(guī)定另有特殊要求)。其 他工藝參數(shù)如加熱時(shí)間加熱介質(zhì)等，可根據(jù)具體情況（鋼的特性、鋼材尺寸、加 熱爐的類(lèi)型、生產(chǎn)批量等）而變化。因?yàn)橹挥羞@樣才能判別鋼材是不是符合標(biāo)準(zhǔn) 的合格品，所有生產(chǎn)單位的產(chǎn)品都必須統(tǒng)一于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之下。

淬火和回火，是模具鋼或模具零件強(qiáng)化的最主要手段，亦即最終熱處理。 但是，由于歷史原因，模具鋼一般是以退火狀態(tài)交貨的，甚至少數(shù)鋼種允許不熱 處理（軋制狀態(tài)）交貨，所以鋼廠一般不作淬火回火處理。自從模具鋼精品化、 易切鋼、非調(diào)質(zhì)鋼以及預(yù)化型模具鋼推廣應(yīng)用以來(lái)，鋼廠也進(jìn)行鋼的最終熱處理。

1.淬火

淬火加熱溫度。模具鋼主要是過(guò)共析鋼或共析鋼，加熱溫度Act、Acm之間， 取ACl+(30-50℃),大件取上限，細(xì)晶粒鋼有時(shí)取更高溫度。亞共析鋼取Ac3+ (30-50℃)。

加熱介質(zhì)

通常有氣體（空氣或控制氣氛、真空等，宜采用對(duì)鋼有保護(hù)作 用的控制氣氛中加熱）和液體（主要是鹽浴，鹽浴的種類(lèi)很多，應(yīng)根據(jù)加熱溫度 高低及其他條件的不同而選取)。

加熱時(shí)間的確定

加熱階段包括升溫，均溫和保溫。由于具體加熱條件不 同，確定比較復(fù)雜，差別也較大，在不同加熱條件下加熱的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式可參考。 主要考慮因素有：

1) 鋼的特性；

2) 加熱爐及加熱介質(zhì)的特性；

3) 奧氏體化溫度的高低；

4) 升溫特點(diǎn)，預(yù)熱與否及預(yù)熱溫度及次數(shù)；

5) 裝爐方式及裝爐量。

冷卻

常用的冷卻介質(zhì)有水及各種水溶液；油（各種冷卻能力及特性的油)； 熔鹽或空氣等。

對(duì)冷卻介質(zhì)的基本要求是：

1) 在鋼的過(guò)冷奧氏體的不穩(wěn)定溫度范圍內(nèi)具有足夠的冷卻能力；

2) 鋼在低溫相變溫度區(qū)域具有較低的冷卻速度，避免變形、開(kāi)裂的發(fā)生;

3) 成分穩(wěn)定，在使用過(guò)程中不易變質(zhì)或降低冷卻性能；

4) 介質(zhì)在使用條件下有合適的粘度；

5) 不易燃、易爆，無(wú)毒；

6) 經(jīng)濟(jì)、易得。

影響冷卻介質(zhì)冷卻能力的外界因素有介質(zhì)溫度、濃度、壓力、污染和攪拌 條件等。

常用的冷卻方式有：

1)單液淬火法

將鋼或零件加熱到奧氏體化后淬入水、油或其他冷卻介質(zhì) 中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間冷卻（冷卻到低于珠光體型轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域或馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū) 域）取出空冷。由于冷卻過(guò)程在單一的冷卻介質(zhì)中完成的，稱(chēng)單液泮火法。

2)雙液淬火法

顧名思義，淬火冷卻過(guò)程是在兩種冷卻介質(zhì)（最常用的是 水、油）中配合完成的。使冷卻過(guò)程較為理想，即在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)域快速冷卻， 在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域緩慢冷卻。具體做法是，將加熱到奧氏體化溫度的鋼或零件先 淬入高溫區(qū)快冷的第一種介質(zhì)中（通常是水或鹽水溶液)，以抑制過(guò)冷奧氏體的 珠光體轉(zhuǎn)變，當(dāng)冷卻到400℃左右時(shí)，迅速取出轉(zhuǎn)入低溫區(qū)緩冷的第二種介質(zhì)中 (通常為油）。由于馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)谳^緩和的冷卻條件下進(jìn)行，可有效地緩解或防 止變形和開(kāi)裂，俗稱(chēng)水淬油冷。此法需要較髙的操作技巧。有時(shí)可理解為三種介 質(zhì)，即先水、后油、最終是空氣。

3)噴射淬火法

大型復(fù)雜特別是厚薄差大的工件，為使冷卻均勻避免過(guò)大 的淬火應(yīng)力，控制好冷卻過(guò)程不同階段不同部位的冷速的方法。有噴液（水或水 溶液)、噴霧（壓縮空氣和水經(jīng)霧化噴射到零件不同部位)、氣淬等多種方式，其 優(yōu)點(diǎn)是可控制不同介質(zhì)或不同流量、壓力來(lái)控制和調(diào)節(jié)各溫度區(qū)域的冷速；或改 變不同噴嘴數(shù)量和位置可使冷卻均勻。目前在模具熱處理中最流行的真空高壓氣泮即是。

4)分級(jí)淬火法

將加熱到奧氏體化溫度的鋼或工件淬入溫度在馬氏體轉(zhuǎn)變 溫度附近的冷卻介質(zhì)（常用的為鹽浴）中，停留一段時(shí)間，使工件表面和中心溫 度逐漸趨于一致后取出空冷，以較低的冷卻速度完成馬氏體轉(zhuǎn)變，此法能顯著減 少變形并且提高鋼的韌度，是模具零件常用的淬火方法之一。

分級(jí)淬火的溫度選擇有兩種。一種是取被處理工件鋼種的馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始 溫度（％點(diǎn)）以上10〜30℃;另一種是選取Nis點(diǎn)以下80〜100℃。分級(jí)的停留 時(shí)間也要掌握好，過(guò)短則溫度不夠均勻，未能達(dá)到分級(jí)淬火的目的；過(guò)長(zhǎng)則可能 發(fā)生非馬氏體相變而降低硬度。

5)等溫淬火法

將加熱到奧氏體化溫度的鋼工件淬入溫度稍高于被淬火鋼 鋼種％點(diǎn)的熱浴中等溫停留，完成相變以獲得下貝氏體組織或下貝氏體和馬氏 體混合組織。此法目的有緩解變形和開(kāi)裂、淬火應(yīng)力小的優(yōu)點(diǎn)。具有與回火馬氏 體相近的強(qiáng)度和韌度。

一般情況下，等溫淬火后可以免去回火。淬火方法還有許多種。

2.回火

回火是淬火后不可缺少的后續(xù)工序，不可忽視。回火溫度的選取完全依據(jù) 模具零件要求的力學(xué)性能而定。以溫度高低不同分：

1) 低溫回火

一般為250℃以下。其目的是在盡可能保留高硬度條件下，

消除或降低淬火應(yīng)力，恢復(fù)一定的鈿性而不致過(guò)脆，要求髙耐磨的冷作模具零件采用；

2) 中溫回火

一般為350〜500℃，使淬火鋼既有一定的強(qiáng)度和彈性，又有 足夠的鈿性和塑性，受沖擊的模具零件采用；

3) 高溫回火

一般為500〜650℃之間或更高些。目的是調(diào)整鋼的強(qiáng)籾性（即 綜合力學(xué)性能）使達(dá)到最佳的配合。也稱(chēng)調(diào)質(zhì)處理。作為預(yù)先熱處理時(shí)，也為后 續(xù)工序的表面泮火，滲氮等作組織準(zhǔn)備，改善可加工性。此外，對(duì)某些高合金鋼 可獲得二次硬化效果，提高硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，消除殘留奧氏體。熱作 和塑料模具零件采用，目的是提高在模具工作溫度下的籾度和耐磨性。

回火保溫時(shí)間，原則是保溫時(shí)間要充分，保溫不足往往造成不良后果，有 時(shí)需要兩次或多次回火，在保溫時(shí)間上寧長(zhǎng)勿短。尤其是所謂的快速回火，單純 為縮短時(shí)間而損失質(zhì)量，是不可取的。通常規(guī)定最短不得少于lh。像余熱回火 (自回火)、局部回火等是不得已而為之，不可取。高速鋼或高合金模具鋼有二 次硬化效應(yīng)，必須反復(fù)回火2~4次。

回火后的冷卻。一般均取空冷。含Mo的模具鋼不必?fù)?dān)心回火脆性發(fā)生。緩 慢冷卻效果更好，因?yàn)榧?xì)微的二次碳化物在此過(guò)程中析出。

鋼的淬火與回火工藝可參閱GB/T 16924—1997《鋼的淬火與回火處理》。

3.冷處理

冷處理亦稱(chēng)冰冷處理、零下處理、深冷處理。是淬火冷卻到室溫后繼續(xù)冷 卻到鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)Ms以下某一溫度，一般為-60〜196℃，使在室溫 未完成轉(zhuǎn)變的奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體。冷處理的目的，一是使模具零件具有精度保 持性（尺寸穩(wěn)定性)，防止在室溫因殘留奧氏體轉(zhuǎn)變而發(fā)生尺寸變化；二是促使 未轉(zhuǎn)變的奧體更多地轉(zhuǎn)變成馬氏體，進(jìn)一步提高硬度，從而提高零件的耐磨性 和使用壽命。

冷處理工藝依據(jù)模具零件所采‘用的鋼種而定，一般取-60~-80℃己足夠， 過(guò)度地降溫也不能使奧氏體全部轉(zhuǎn)變，反而增加成本和開(kāi)裂的可能性，特殊情況， 可冷卻到更低溫度，如-196℃左右。冷卻介質(zhì)，常用的有在工業(yè)冰箱中或特制的 冷處理專(zhuān)用設(shè)備中空氣介質(zhì)冷卻；也有在干冰（固體CO2)加入酒精的溶液中 冷卻（此法一般只能冷卻到-60℃左右）且不易控溫，能耗大；也有在液氮中 (-196℃左右）冷卻，此時(shí)為強(qiáng)調(diào)深冷，區(qū)別于一般的冷處理，亦稱(chēng)深冷處理。 對(duì)于某些高鉻鋼的冷沖模零件，效果尤顯。

冷處理時(shí)鋼中殘留奧氏本向馬氏體轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在冷卻過(guò)程中，中間停留 會(huì)使奧氏體穩(wěn)定化而影響馬氏體轉(zhuǎn)變的徹底完成。達(dá)到預(yù)定的冷處理溫度，視零 件尺寸大小和裝爐情況，估計(jì)內(nèi)外均溫后即可，不需要特定延長(zhǎng)保溫時(shí)間。冷處 理應(yīng)在泮火后立即進(jìn)行（即連續(xù)進(jìn)行)，但為了節(jié)約能源消耗，一般先用冷水沖 洗，逐漸降溫后再放入冷處理設(shè)備中或介質(zhì)中。降溫宜緩慢，冷速過(guò)快，易造成 開(kāi)裂。冷處理完成后，取出工件在空氣中自然緩慢地升到室溫，然后再進(jìn)行回火。 也有為防止開(kāi)裂，淬火后先行低溫（小于200℃)回火再冷處理的工藝，但冷處 理效果就不太好了。

冷處理主要用于冷作模具的精密零件。

4. 火焰表面泮火

火焰加熱表面淬火在模具制造中獲得應(yīng)用，如汽車(chē)車(chē)身覆蓋件大型拉延模； 大型塑料模；大型沖模等的工作零件刃口。此類(lèi)零件利用火焰表面淬火有其獨(dú)特 的優(yōu)點(diǎn)且降低成本。我國(guó)目前多用手工方法泮火，缺點(diǎn)較多。若能改進(jìn)而用機(jī)械化自動(dòng)化程度 高的操作方法，則質(zhì)量更能保證和進(jìn)一步提高。

淬火后能獲得的最高硬度，決定于鋼的碳含量以及淬火溫度和冷卻條件等 因素。火焰淬火尤其在手工操作情況下，是一種操作技巧很強(qiáng)的工藝，同時(shí)必須 具備合適的工具。冷作模具鋼如CrWMn、Cr12MoV.等均可進(jìn)行火焰淬火而不導(dǎo) 致產(chǎn)生裂紋。表面硬度要達(dá)到800HV左右，淬火后空冷即可：球墨鑄鐵、合金 鑄鐵也可進(jìn)行火焰淬火，淬火后最高硬度可達(dá)55-60HRC。

我國(guó)研制的7CrSiMnMoV鋼是優(yōu)秀的火焰淬火型冷作模具鋼。加熱時(shí)注意防止過(guò)熱，避免氧化和晶粒粗大化。火焰淬火工藝規(guī)范，可參考熱處理工藝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 9200—1999《鋼鐵件 火焰淬火回火處理》。

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