在一定溫度下，將碳、氮原子同時(shí)滲入工件表層奧氏體中，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝稱為碳氮共滲。以滲氮為主的稱為氮碳共滲。(1)中溫氣體碳氮共滲  加熱溫度為820~870℃，以滲碳為主，共滲層表面w(C)為0.7%~1.0%，w(N)為0.15%~0.5%。碳氮共滲后一般直接進(jìn)行淬火和低溫回火，熱處理后，表層組織為含碳、氮的馬氏體及呈細(xì)小分布的碳氮化合物。碳氮共滲與滲碳相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)。它不僅加熱溫度低，零件變形小，生產(chǎn)周期短，而且滲層具有較高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。目前工廠里常用來(lái)處理汽車

碳溶解在γ-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號(hào)A表示。圖為奧氏體的原子排列示意圖，它仍保持γ-Fe的面心立方晶格。  圖   奧氏體原子排列示意圖由于γ-Fe是面心立方晶格，晶格的間隙較大，故奧氏體的溶碳能力較強(qiáng)。在727℃時(shí)碳在γ-Fe中的溶解度為0.77%。隨著溫度的上升，溶解度逐漸增大，在1148℃時(shí)其溶解度可達(dá)到2.11%。奧氏體的強(qiáng)度和硬度不高(Rm≈400MPa，120~220HBW)，但塑性很好（A≈40%~60%），所以鋼材在進(jìn)行

由前面的熱處理演示可以看到：同一種鋼，加熱條件相同，采用不同的冷卻速度或冷卻方式，可以獲得不同的組織和性能。為了弄清這些差別的原因，下面以共析鋼為例分析奧氏體在冷卻過程中的組織變化規(guī)律。在熱處理工藝中常采用等溫冷卻轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種冷卻方式。等溫冷卻轉(zhuǎn)變是將奧氏體化的鋼迅速冷卻到A1下某一溫度，并在此溫度下保溫，使奧氏體在一定的過冷度下向穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束后，再空冷（即在空氣中冷卻）到室溫。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變是把已奧氏體化的鋼以不同的冷卻速度，如爐冷（隨爐冷卻）、空冷、油冷（在油中冷卻）、水冷（在水中冷卻）

萊氏體分高溫萊氏體和低溫萊氏體。高溫萊氏體是奧氏體和滲碳體的混合物，用符號(hào)Ld來(lái)表示。它是w(C)為4.3%的液態(tài)鐵碳合金在1148℃時(shí)，從液相中同時(shí)結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。由于奧氏體在727℃時(shí)還將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體由珠光體和滲碳體組成，這種混合物叫低溫萊氏體，用符號(hào)Ld′來(lái)表示。萊氏體的力學(xué)性能和滲碳體相似，硬度很高(> 700HBW)，塑性很差。綜上所述，上述五種基本組織中，鐵素體、奧氏體和滲碳體都是單相組織，稱為鐵碳合金的基本相。珠光體、萊氏體則是由基本相混合組成的

碳素鋼（簡(jiǎn)稱碳鋼）是指w(C)小于2.11%的鐵碳合金。碳鋼的價(jià)格低廉，冶煉方便，加工容易，具有良好的力學(xué)性能，一般在滿足使用性能要求的前提下，選用鋼材時(shí)首先考慮它，因而在機(jī)械制造中應(yīng)用最為廣泛。碳素鋼并不是單純的鐵碳合金，還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)元素。這些元素是在冶煉過程中不可避免地由煉鋼原料帶入的，通常稱為常存元素，它們的存在會(huì)對(duì)鋼的性能帶來(lái)一定的影響。(1)錳  錳在鋼中是有益元素。錳主要是煉鋼時(shí)用錳鐵脫氧而殘留在鋼中的。在碳鋼中錳大部分溶入鐵素體，起到固溶強(qiáng)化的作用，提高了鋼的強(qiáng)

由于硬質(zhì)合金具有很高的熱硬性和耐磨性，還有良好的熱穩(wěn)定性、抗氧化性和耐腐蝕性，因而可用于制造某些熱作模具。鎢鈷類硬質(zhì)合金（通常制成鑲塊）可用于熱切邊凹模、壓鑄模、工作溫度較高的熱擠壓凸?；虬寄５?。典型舉例1：氣閥挺桿熱鐓擠模，原采用3Cr2W8V鋼制作，熱處理后的硬度為49~52HRC，使用壽命0.5萬(wàn)次。后在模具工作部分零件采用YG20硬質(zhì)合金鑲塊，模具壽命提高到15萬(wàn)次。應(yīng)用于熱作模具的還有奧氏體不銹鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金和高碳高鉻合金鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。例如ST60鋼結(jié)合金制熱擠壓模在960℃左右擠壓純銅時(shí)，其使用壽命

鐵碳合金相圖是表示在平衡條件（緩慢冷卻或緩慢加熱）下，不同成分的鐵碳合金在不同溫度下具有的組織或狀態(tài)的圖形。它是研究鐵碳合金的組織、性能變化規(guī)律的基本工具，是合理選用鋼鐵材料、制定熱加工工藝（熱處理、鍛造、鑄造）的依據(jù)。由于w(C)大于6.69%的鐵碳合金脆性很大，在生產(chǎn)中沒有使用價(jià)值，所以我們只研究w(C)小于6.69%的鐵碳合金。故鐵碳合金相圖也可認(rèn)為是Fe-Fe3C相圖。為了便于分析，將Fe-Fe3C相圖中實(shí)用意義不大的左上角和左下角部分進(jìn)行了簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的鐵碳合金相圖如圖所示。   &n

塑料模具中具有許多單純?yōu)榱私M成模具結(jié)構(gòu)的零件，如注射大規(guī)模的座板、墊塊等，一般采用碳結(jié)構(gòu)鋼。(1) Q235A鋼  該鋼為廉價(jià)的鋼，用于注射模的動(dòng)模及定模座板、墊塊，壓縮模的蓋板等。(2) 45鋼  該鋼為產(chǎn)量最大用途最廣泛的鋼，可用于注射模的推桿固定板、側(cè)滑塊導(dǎo)軌、側(cè)滑塊體等。也可以用于制造形狀簡(jiǎn)單的凸模型芯和凹模型腔。但其有效壽命——指保證精度的壽命不過5萬(wàn)~8萬(wàn)次，而且拋旋光性不良，不能拋到Ra0.4。調(diào)質(zhì)后硬度不足而且硬化層淺。(3) 55鋼&

在鋁合金表面處理中干燥是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，不管是加工完成后或是經(jīng)圖文轉(zhuǎn)移后都需要進(jìn)行干燥處理。常用的干燥方法有自然干燥和加溫干燥（也即是烘干）兩種。1、自然干燥自然干燥適用于要求不高的鋁本色氧化的工件或染色工件，這種方法由于不需要加熱，所以干燥速率較慢。在南方由于環(huán)境溫度較高，自然干燥也不失為一種節(jié)約干燥成本的方法。采用自然干燥時(shí)，經(jīng)表面處理后的工件在清洗時(shí)一定要注意水質(zhì)，以防止工件經(jīng)干燥后出現(xiàn)印跡。2、烘干烘干是鋁合金表面處理中最常用的干燥方法，按烘烤的溫度不同可分為低溫烘干、中溫烘干和高溫烘干。(1)低溫烘干

非調(diào)質(zhì)型預(yù)硬塑料模具鋼通過合理的化學(xué)成分配比，不需要調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)過鍛、軋加工空冷后可實(shí)現(xiàn)預(yù)硬化，硬度一般為30~40HRC，不需要再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。為改善可加工性能，有些鋼中還添加了適量的P、S和Ca。該類鋼可節(jié)約能源和生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，具有良好的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)對(duì)非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼的開發(fā)較晚，F(xiàn)T、2Cr2MnMoVS和2Mn2CrVCaS是近幾年開發(fā)的新鋼種。經(jīng)鍛、軋加工和空冷后，F(xiàn)T鋼直徑為Φ100mm圓鋼的硬度可以達(dá)到30~35HRC。鍛（軋）后直接得到要求的硬度，一般為30~40HRC。如我國(guó)的3Cr2M

易切削預(yù)硬型塑料模具鋼包括5NiSCa、SM1、SM2、8Cr2。它們均含S或Ca，調(diào)質(zhì)硬度為36~45HRC時(shí)，切削性能與調(diào)質(zhì)態(tài)45鋼相近。這四種鋼除了用作各種塑料模外，還可用于膠木線路板沖孔模及精密沖裁模導(dǎo)向板。分別簡(jiǎn)單介紹如下：1、5NiSCa。熱處理工藝：880~930℃油冷，550~680℃回火，硬度為30~45 HRC；可鍍Cr、Ni，鏡面拋光性能良好，適于制造透明塑料模具。2、SM1。熱處理工藝：880~930℃油冷，550~680℃回火，硬度為30~ 45HRC：可鍍Cr、Ni，還可滲氮。鏡面拋光性

(1)機(jī)械加工性能優(yōu)良  塑料模具型腔的幾何形狀非常復(fù)雜，而且要求加工深孔、深溝槽、窄縫等難加工部位。鋼材必須具有易切削的性能，在選擇鋼材時(shí)，如果其他條件都能滿足，則這一條件是最后選定時(shí)的依據(jù)。(2)拋光性能優(yōu)良  無(wú)論何種塑料模具，其型腔的允許表面粗糙度極小，幾乎都要求能做到鏡面光澤。而要達(dá)到鏡面光澤，鋼材必須具有≥38HRC的硬度，而硬度達(dá)到55HRC為最佳，要達(dá)到鏡面光澤，首先鋼材中的夾雜物要盡量少，而且不能有氣泡存在，并且顯微組織均勻。在大量生產(chǎn)中用的模具，表面

隨著塑料制件種類的增加和質(zhì)量要求的提高，以及塑料制件成型工藝趨向高速化、大型化、精密化和多型腔化，對(duì)塑料模具材料還提出了較高的加工工藝性能要求。1、鍛造性能  材料的導(dǎo)熱性好，在加熱過程中容易內(nèi)外熱透。材料塑性好，變形抗力小，鍛打時(shí)不易出現(xiàn)開裂，可鍛性好。2、機(jī)械加工性能  塑料模具型腔的幾何形狀大多比較復(fù)雜，型腔表面要求質(zhì)量高，難加工部位較多；因此，模具材料應(yīng)具有優(yōu)良的可加工性和磨削加工性能。對(duì)較高硬度的預(yù)硬化塑料模具鋼，為了改善可加工性能，通常向鋼中加入S、Pb、Ca、S

3Cr2Mo鋼是引進(jìn)的美國(guó)塑料模具鋼常用牌號(hào)，也是GB/T  1299-2000《合金工具鋼》中正式納標(biāo)的唯一一種塑料模具鋼。1、化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)?；瘜W(xué)成分見表1。表1  3Cr2Mo鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）CSiMnCrMoP、S0.28～0.400.20～0.800.60～1.001.40～2.000.30～0.55≤0.030臨界相變點(diǎn)：Ac1 770℃、Ac3 825℃、Ar1 640℃、Ar3 760℃、Ms 300℃、Mf 120℃。2、工藝性能。①鍛造：加熱溫度110

1、化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)。3Cr2NiMo鋼是3Cr2Mo鋼的改進(jìn)型，是在3Cr2Mo鋼中添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%~1.2%的鎳，其化學(xué)成分見表1。國(guó)內(nèi)試制的P4410鋼實(shí)際成分，與瑞典生產(chǎn)的P20鋼改進(jìn)型718鋼一致。表1  P4410的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）CMnSiCrMoNiPS0.28～0.400.60~1.000.20～0.801.40~2.000.30～0.550.80～1.20≤0.020≤0.015臨界相變點(diǎn)：Ac1 725℃、Ac3 810℃、Ms 280℃。2、生產(chǎn)工藝

25CrNi3MoAl鋼屬低鎳無(wú)鈷時(shí)效硬化鋼，這是參考了國(guó)外同類鋼的成分，并根據(jù)我國(guó)冶煉工業(yè)的特點(diǎn)及使用廠對(duì)性能的要求加以改進(jìn)而研制的一種新型時(shí)效硬化鋼，為我國(guó)時(shí)效硬化型精密塑料模具專用鋼種填補(bǔ)了空白。1、化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)。25CrNi3MoAl鋼的化學(xué)成分見表1。表1    25CrNi3MoAl鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）臨界相變點(diǎn)：Ac 1740℃、Ac3 780CC、Ms 290℃。2、力學(xué)性能。①硬度：25CrNi3MoAl鋼經(jīng)不同溫度固溶及時(shí)效處理后的硬度分別見表2及表

選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同，因此制造工藝路線不同；同樣，不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。接下來(lái)小編主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)。1、低碳鋼及低碳合金鋼制模具例如20、20Cr、20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成型→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。2、高合金滲碳鋼制模具例如12CrN13A

8Cr2S屬易切削精密塑料成型模具鋼，是為適應(yīng)精密塑料模和薄板無(wú)間隙精密沖裁模的需要而設(shè)計(jì)的，其成分設(shè)計(jì)采用了高碳多元少量合金化原則，以硫作為易切削元素。1、鋼的特點(diǎn)①熱處理工藝簡(jiǎn)便，淬透性好：空冷淬硬直徑在Φ100mm以上，空淬硬度為61.5~62HRC，熱處理變形小。當(dāng)860~ 900℃淬火，160~300℃回火時(shí)，軸向總變形率<0.09%，徑向總變形率<0.15%；②可加工性能好：退火硬度為207~ 239HBW，切削加工時(shí)，可比一般工具鋼縮短加工工時(shí)1/3以上。硬態(tài)40~ 45 HRC時(shí)，用高速

5NiSCa屬易切削高韌性塑料模具鋼，在預(yù)硬態(tài)(35~45HRC)韌性和切削加工性良好；鏡面拋光性能好，表面粗糙度Ra可達(dá)0.2~0.1μm，使用過程中表面粗糙度保持能力強(qiáng)；花紋蝕刻性能好，清晰、逼真；淬透性好，可作型腔復(fù)雜、質(zhì)量要求高的塑料模。該鋼在高硬度下(> 50HRC)，熱處理變形小，韌性好，并具有較好的阻止裂紋擴(kuò)展的能力。1)化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)。5NiSCa鋼采用中碳加鎳，其主要化學(xué)成分見表1。    表1    5NiSCa鋼

時(shí)效硬化型塑料模具鋼的共同特點(diǎn)是含碳量低、合金度較高，經(jīng)高溫淬火（固溶處理）后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過飽和固溶體。但是將此固溶體進(jìn)行時(shí)效處理，即加熱到某一較低溫度并保溫一段時(shí)間后，固溶體中就會(huì)析出細(xì)小彌散的金屬化合物，從而造成鋼的強(qiáng)化和硬化。并且，這一強(qiáng)化過程引起的尺寸、形狀變化極小。因此，采用此類鋼制造塑料模具時(shí)，可在固溶處理后進(jìn)行模具的機(jī)械成形加工，然后通過時(shí)效處理，使模具獲得使用狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度，這就有效地保證了模具最終尺寸和形狀的精度。此外，此類鋼往往采用真空冶煉或電渣重熔，鋼的純凈度高，所以鏡面拋