线切割加工模具前的热处理实践

造成冷作模具损坏的因素很多，模具热处理工艺的好坏是提高模具使用寿命的一个关键因素，必须引起足够的重视。热处理工艺不合适，易使模具尺寸发生变化。冷作模具产生变形、开裂、硬度过高或过低、硬度不均匀等等，其根本原因是淬火或回火工艺不当。

根据多年生产实践证明，采用线切割加工冷作凸、凹模，加工后产生了变形甚至开裂，尤以碳素工具钢为甚。要解决这个问题，除选用合金钢以外，正确选择钢材牌号和掌握锻造工艺，制定正确的模具坯料热处理工艺是非常重要的措施。下面浅析线切割加工模具前的热处理实践。

一些内型复杂的紧固件冷作模具，在线切割加工前，不仅要求硬度高、强度和韧性好，更重要的是要保证淬透性。在保证力学性能的前提下，要使模具淬火应力处于最低状态，更重要的是采取一些必要的措施。

（1） 大、中型模坯在淬火加热前必须经过650℃预热0.5~1.5h，消除机械加工应力，减少材料由弹性畸变转变为塑性畸变的机会，增加模具的稳定性。

（2） 尽量采用分级淬火或等温淬火工艺，使热应力和组织应力不同时产生。

（3） 严格控制回火温度，要求测温精确，采用温度均匀的油浴炉或循环流动空气电阻炉为佳。淬火后，模坯需趁热回火，在保证硬度的前提下，尽量提高回火温度。趁热回火实质上是等温淬火，让模具内部形成不稳定的等温淬火马氏体的组织，然后进行二次回火，得到回火马氏体。对于大型模坯，截面较厚的模具有时必须进行第三次回火，最后加人工时效以保证模具的稳定性。

（4） 各种模坯为减少变形量，可以对未加工的模具材料进行一次调质处理。在线切割加工前一般都应进行粗加工，然后进行淬火，以减少线切割加工余量以及线切割后的变形。

（5） 大型模坯经锻造后需高温扩散退火或正火处理一次，再等温球化退火，消除网状碳化物，然后预先调质热处理，细化组织，减少应力。

（6） 对合金工具钢及截面较厚的冷作模具钢和H13、65Nb、GD钢材，淬火温度应提高20~30℃，可以较大地提高淬透性、淬硬性和冲击韧度。

（7） 对于型腔复杂、精度要求较高的模具，采用LD、Cr12MoV钢进行高淬高回二次硬化处理，再次中温回火就可以很好地消除淬火应力。

（8） 为了提高模具寿命进行的氮碳共渗，离子氮化或表面电火花熔渗等化学热处理，应在线切割加工后进行。化学热处理后，其表层的回火稳定性明显提高，为提高模具使用寿命创造了条件。

（9） 对于淬透性差且尺寸既大又厚的CrWMn钢及GCr15、9Mn2V钢的模具，由于淬不透会造成模具内应力很大，在线切割时及之后很容易产生较大的变形，甚至开裂。因而需采取预先开腔的办法。即淬火前在需要线切割处预留1—2mm的线切割加工余量，经过淬火后再进行切割。预先开腔淬火具有刃口部分易淬硬的优点，且改变了内应力的分布状态。因此，不会产生变形和开裂，质量较优。