模具球化退火最常用的兩種工藝是普通球化退火和等溫球化退火。普通球化退火是將鋼加熱到臨界相變點(diǎn)AC1以上20～30℃，保溫適當(dāng)時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，冷到500℃左右出爐空冷。等溫球化退火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，隨爐冷卻到略低于臨界相變點(diǎn)Ar1的溫度進(jìn)行等溫，等溫時(shí)間為其加熱保溫時(shí)間的1.5倍。等溫后隨爐冷至500℃左右出爐空冷。和普通球化退火相比，等溫球化退火不僅可縮短周期，而且可使球化組織均勻，并能嚴(yán)格地控制退火后的硬度。球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼。其主要目的在于降低硬度，改善可加工性

等溫退火是將鋼件或毛坯件加熱到高于臨界相變點(diǎn)AC3（或AC1）溫度，保持適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。等溫退火工藝應(yīng)用于中碳合金鋼和低合金鋼，其目的是細(xì)化組織和降低硬度。亞共析鋼加熱溫度為臨界相變點(diǎn)AC3+(30~50)℃，過共析鋼加熱溫度為臨界相變點(diǎn)AC3+(20~40)℃，保持一定時(shí)間，隨爐冷至稍低于臨界相變點(diǎn)Ar3溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，然后出爐空冷。等溫退火組織與硬度比完全退火更為均勻。

將亞共析鋼加熱至臨界相變點(diǎn)AC3以上20~30℃，保溫足夠時(shí)間奧氏體化后，隨爐緩慢冷卻，從而得到接近平衡的組織，這種熱處理工藝稱為完全退火。所謂“完全”是指退火時(shí)鋼的內(nèi)部組織全部進(jìn)行了重結(jié)晶。通過完全退火來細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，并為加工后零件的淬火做好組織準(zhǔn)備。完全退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般作為一些不重要工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)備熱處理。不完全退火是將鐵碳合金加熱到臨界相變點(diǎn)Ac1~Ac

模具的常規(guī)熱處理就是將鋼在固態(tài)下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，獲得所需性能的一種加工工藝。在常規(guī)熱處理工藝中，鋼加熱的目的主要是獲得奧氏體組織，因此習(xí)慣上把鋼從室溫組織加熱到奧氏體狀態(tài)的過程稱為鋼的奧氏體化。其最基本的類型根據(jù)加熱和冷卻方法不同，包括有退火、正火、淬火、回火、時(shí)效等。將鋼材加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500℃以下在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為退火。退火的目的：1)降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。2)細(xì)化晶粒，消除因鑄、

去應(yīng)力退火又稱低溫退火，這種退火主要用來消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會引起鋼件在一定時(shí)間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。去應(yīng)力退火的加熱溫度低于相變溫度A1，因此，在整個熱處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應(yīng)力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底，在加熱時(shí)應(yīng)控制加熱溫度。一般是低溫進(jìn)爐，然后以100℃/h左右的加熱速度加熱到規(guī)定溫度。焊接件的加熱溫度應(yīng)略高于600℃。保溫時(shí)間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應(yīng)力退火的保溫時(shí)間取

滲鉻具有優(yōu)良的耐磨性、抗高溫氧化性和耐磨損性能。適用于碳鋼、合金鋼和鎳基或鈷基合金工件。模具零件的滲鉻是在硼砂為主的鹽浴坩堝爐中進(jìn)行的。鹽浴滲鉻滲劑配比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：10%~12% Cr2O3粉+3%~5% Al粉+85%～90% Na2B4O7。滲鉻處理工藝為：溫度950℃，時(shí)間4～6h。滲鉻工序?yàn)椋喊压ぜ臌}浴中，取出直接淬火、回火后，再清理表面。用于制作冷作模具的45、65 Mn、Cr12MoV、W18Cr4V鋼等，于(980±10)℃滲鉻6h后，由(Cr，F(xiàn)e) 23 C6及(Cr，F(xiàn)e)7

滲鉻是通過加熱擴(kuò)散將鉻元素滲入工件表面而形成無孔隙鉻合金層的一種化學(xué)熱處理方法。相對于電鍍層和熱噴涂層來說，滲鉻層有許多優(yōu)點(diǎn)：它比一般電鍍層厚、無孔、與機(jī)體結(jié)合牢固，比熱噴涂層光潔、致密，更重要的是它可以在形狀復(fù)雜的工件上得到均勻的滲層，而這點(diǎn)恰恰是電鍍層和熱噴涂層難以達(dá)到的。針對碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%的中、高碳鋼或合金鋼，滲鉻時(shí)鉻與鋼中的碳形成碳化物型滲鉻層，其硬度可高達(dá)1200～1800HV，可提高模具的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性和冷熱疲勞抗力，適用于既要求耐磨又要求耐腐蝕的場合，以提高模具使用壽命。

將工件置于能產(chǎn)生活性硼的介質(zhì)中，經(jīng)過加熱、保溫，使硼原子滲入工件表面形成硼化物層的過程稱為滲硼。滲硼是繼滲碳、氮之后發(fā)展起來的一項(xiàng)提高表面耐磨性的有效方法。金屬零件滲硼后，表面形成的硼化物( FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2)及碳化硼等硬度極高(1300~2000HV)的化合物，熱穩(wěn)定好。其耐磨性、耐蝕性、耐熱性均比滲碳和滲氮高，可廣泛用于模具表面強(qiáng)化，尤其適合在磨粒磨損條件下的模具。根據(jù)采用介質(zhì)的不同，滲硼分為固體法、液體法和氣體法。但由于氣體滲硼采用乙硼烷或三氯化硼氣體，前者不穩(wěn)定易爆炸，

在真空（低壓）碳氮共滲的滲劑（碳?xì)浠衔?氨氣）中沒有含氧介質(zhì)，金屬表面的化學(xué)反應(yīng)是在100~3000Pa的真空狀態(tài)下單向的分解反應(yīng)，在碳氮共滲過程中，一旦停止氣源供應(yīng)，表層的C繼續(xù)向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，呈現(xiàn)非平衡態(tài)；而N則從金屬表面溢出，呈現(xiàn)平衡態(tài)，或者說此時(shí)已滲入金屬的N同時(shí)向金屬內(nèi)部和表面兩個方向擴(kuò)散，這些特點(diǎn)對工藝有重要影響。真空碳氮共滲除保留氣體碳氮共滲特點(diǎn)外，滲劑氣體中無含氧介質(zhì)，滲層組織中可以杜絕晶界氧化層，共滲壓力低，使用的滲劑氣體量少，廢氣排放量也大幅度減少。典型舉例：乙炔真空滲碳的應(yīng)用，使真空滲碳生產(chǎn)

氮碳共滲工藝是在液體滲氮基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。早期氮碳共滲是在含氮化物的鹽浴中進(jìn)行的。由于處理溫度低，一般為500~600℃，過程以滲氮為主，滲碳為輔，所以又稱為軟氮化。氮碳共滲工藝的優(yōu)點(diǎn)：1)氮碳共滲層硬度高，碳鋼氮碳共滲處理后滲層硬度可達(dá)570~680HV，模具鋼、高速鋼、滲氮鋼共滲后硬度可達(dá)850～1200HV；滲層脆性低，有優(yōu)良的耐磨性、耐疲勞性、抗咬合性、熱穩(wěn)定性和耐蝕性。2)工藝溫度低，且可不淬火，工件變形小。3)處理時(shí)間短，經(jīng)濟(jì)性好。4)設(shè)備簡單，工藝易掌握。存在的問題是：滲層淺，承受重載荷零件不宜采用。

由于氮的滲入使鋼的臨界相變點(diǎn)Ac1、Ac3下移，可以適當(dāng)降低淬火溫度，提供了進(jìn)一步減少淬火變形的可能。氮的滲入還使淬透性增加，所以除合金鋼外，碳素鋼也可以實(shí)施碳氮共滲及油淬處理，從而提高硬度和表面耐磨性。1)該技術(shù)使用的滲劑有：①氨氣+煤油；②吸熱式氣氛+富化氣+氨氣；③氮基氣氛+甲醇+丙烷+氨氣等。2)共滲機(jī)理：無論哪種滲劑中都有含氧介質(zhì)，C、N同時(shí)滲入金屬，金屬表面的化學(xué)反應(yīng)、C和N向金屬內(nèi)部的擴(kuò)散是平衡式，從共滲結(jié)果看，滲層組織有晶界氧化層。3)預(yù)抽真空式碳氮共滲技術(shù)：從C、N來源和使用滲劑方法來看，共滲機(jī)理

碳氮共滲是在滲碳和滲氮的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種化學(xué)熱處理方法。它是將碳原子和氮原子同時(shí)滲入鋼件表面的過程。由于早期的碳氮共滲是在含氰化物的鹽浴中進(jìn)行的，所以俗稱“氰化”。碳氮共滲與滲碳相比，其處理溫度低，滲后可直接淬火，工藝簡單，晶粒不易長大、變形開裂傾向小，能源消耗少，滲層的耐疲勞性、耐磨性和耐回火性好；與滲氮相比，生產(chǎn)周期大大縮短，對材料適用廣。碳氮共滲兼有滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)，包括以下幾方面：(1)滲層性能好  碳氮共滲與滲碳相比，碳氮共滲層的硬度與滲碳層的硬度差不多，但

離子滲氮是輝光離子滲氮的簡稱，方法是將待處理的模具零件放在真空容器中，充以一定壓力(66.6~1330Pa)的含氮?dú)怏w（如氮或氮、氫混合氣）然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰、陽極之間加上400~800V的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱。高能正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層，離子氮化可提高模具耐磨性和疲勞強(qiáng)度。離子滲氮是利用了輝光放電這一

氣體滲氮在生產(chǎn)中的應(yīng)用已有半個世紀(jì)的歷史，工藝比較成熟。通常采用的介質(zhì)為氨氣，在滲氮溫度400~500℃下，當(dāng)氨與鐵接觸時(shí)就分解出氮原子固溶于鐵中。也可以產(chǎn)生氮分子及氫分子，化學(xué)表達(dá)式如下：2NH3→3H2+2[N]2NH3→3H2+N2氣體滲氮可根據(jù)零件的形狀、大小等選用RJJ系列井式電爐、RJX系列箱式電爐及鐘罩式電爐。(1)氣體滲氮工藝參數(shù)  滲氮溫度、滲氮時(shí)間和氨分解率是氣體滲氮三個重要的工藝參數(shù)。它們對滲氮速度、滲層深度、滲層硬度、硬度梯度以及脆性都有極大影響。滲氮

將氣體滲碳劑通入或滴入高溫的滲碳爐中，進(jìn)行裂化分解，產(chǎn)生活性原子，然后滲入模具表面進(jìn)行的滲碳就是氣體滲碳。氣體滲碳法通常采用通入吸熱型氣體滲碳劑。在溫度900~950℃滲碳加擴(kuò)散處理過程后，在爐內(nèi)將零件冷卻到820~830℃直接淬火，然后采用170～180℃回火。其滲碳深度與滲碳的溫度、時(shí)間和擴(kuò)散時(shí)間有關(guān)。氣體滲碳有可靠的氣源，化學(xué)成分穩(wěn)定，含硫和其他雜質(zhì)少，分解過程轉(zhuǎn)化完全，不積或少積炭黑，價(jià)格低廉，便于儲運(yùn)管理。常見的氣體滲碳劑有兩類：一類是碳?xì)浠衔锏挠袡C(jī)液體，采用滴入法，將液體滲碳劑（如煤油、苯、甲醇、丙酮

固體滲碳是在固體滲碳介質(zhì)中進(jìn)行的滲碳過程。滲碳劑由固體炭和催滲劑兩部分組成。固體炭可以是木炭也可以是焦炭。堿金屬或堿金屬的碳酸鹽可用作催滲劑，其醋酸鹽有更好的催滲作用和活性。固體滲碳的反應(yīng)是在高溫下滲碳劑發(fā)生分解：Na2CO3→Na2O+CO2BaCO3→BaO+CO2高溫下分解出的CO2與熾熱的炭發(fā)生還原反應(yīng)：CO2+C→2COCO氣體吸附在工件表面，在Fe的催化作用下發(fā)生滲碳反應(yīng)：2CO→C(Fe)+CO2固體滲碳是在充滿滲碳劑的密封不銹鋼制箱中進(jìn)行的，一股采用箱式電爐加

根據(jù)彈簧的尺寸不同，可將其分為熱成形彈簧（線徑或厚度> 10mm）和冷成形彈簧（線徑或厚度<10mm）兩大類。(1)熱成形彈簧  熱成形彈簧鋼一般用于大型彈簧或形狀復(fù)雜的彈簧。彈簧熱成形后進(jìn)行淬火和中溫回火，獲得回火托氏體組織，其硬度在40~45HRC。熱處理后的彈簧往往還要進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生硬化層，并形成殘余壓應(yīng)力，以提高彈簧的抗疲勞性能，從而延長彈簧的壽命。通過噴丸處理還能消除或減輕彈簧表面的裂紋、劃痕、氧化、脫碳等缺陷的有害影響。(2)冷成形彈簧  冷

滾動軸承鋼在工作時(shí)承受著較大的集中交變應(yīng)力，同時(shí)在滾動體和套圈之間還會產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。因此，滾動軸承鋼必須具有高的硬度和耐磨性、高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。應(yīng)用最廣的軸承鋼是高碳鉻鋼，其w(C)為0.95%~1.15%，w(Cr)為0. 40%~1.65%。加入合金元素鉻是為了提高淬透性。由于滾動軸承鋼的化學(xué)成分和主要性能與低合金工具鋼相近，故在實(shí)際生產(chǎn)中，除了用來制造滾動軸承外，還常用它來制造刀具、冷沖模、量具及性能要求與滾動軸承相似的耐磨零件。滾動軸承鋼都屬于高級優(yōu)質(zhì)鋼，一般規(guī)定w(S

彈簧鋼主要用來制造各種彈性元件或有類似性能要求的零件，特別是各種彈簧，如圈簧、板簧等，是一種專用結(jié)構(gòu)鋼。彈簧是利用彈性變形吸收能量以緩和振動和沖擊，或依靠彈性貯存能量以起到驅(qū)動作用。因此，彈簧的材料應(yīng)具有高的彈性極限、高的強(qiáng)度、高的疲勞極限、足夠的塑性和韌性，一定的淬透性、低的脫碳敏感性和良好的耐熱性及耐蝕性。合金彈簧鋼w(C)一般為0.45%~0.70%。含碳量過高，塑性和韌性降低，疲勞極限也下降。合金彈簧鋼中常加入的合金元素有錳、硅、鉻、釩、鎢等。加入硅、錳主要是提高鋼的淬透性，同時(shí)也提高鋼的彈性極限，其中硅的

合金調(diào)質(zhì)鋼是指經(jīng)淬火及高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）后使用的合金結(jié)構(gòu)鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼的w(C)一般為0.25%~0.50%，常加入少量鉻、錳、鎳、硅、硼等合金元素以增加鋼的淬透性，使鐵素體強(qiáng)化并提高韌性；加入少量鉬、釩、鈦等碳化物形成元素，可阻止奧氏體晶粒長大和提高鋼的回火穩(wěn)定性，以進(jìn)一步改善鋼的性能。例如40Cr鋼是合金調(diào)質(zhì)鋼中最常用的鋼種，其強(qiáng)度比40鋼提高了約30%。合金調(diào)質(zhì)鋼主要用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床及其他機(jī)械上要求具有良好綜合力學(xué)性能的重要零件，如機(jī)床主軸、齒輪、汽車曲軸、半軸、連桿以及高強(qiáng)度連接螺栓等。用合金調(diào)