通常模具用鋼都接納合金東西鋼、碳素東西鋼和高速東西鋼，其淬火后的構(gòu)造重要是孿晶的亞布局，有顯微裂紋的高碳針狀、片狀馬氏體。由于含碳量較高，碳化物形成元素較多，鋼中不行制止的會(huì)存在網(wǎng)狀、帶狀和鏈狀碳化物，每每造成模具在利用中脆性斷裂。由于低碳馬氏體亞布局是位錯(cuò)，具有較高的強(qiáng)度(硬度為 45HRC～50HRC，屈服強(qiáng)度為1000MPa～1300MPa)、精良的塑性(δ5≥10%，ψ≥40%)和韌性(AKV≥59J)以及精良的冷加工性、可焊性和熱處置處罰畸變小等長(zhǎng)處。因此，怎樣使模具鋼的淬火構(gòu)造中得到更多的、乃至全部低碳馬氏體，是進(jìn)步模具強(qiáng)韌性、延伸模具利用壽命的要害。現(xiàn)在生長(zhǎng)偏向是低碳布局鋼的淬火構(gòu)造盼望得到全部板條馬氏體，以包管高的強(qiáng)韌性；對(duì)高碳鋼偏向于低落碳含量或只管即便低落淬火溫度來淘汰孿晶馬氏體數(shù)目，以包管質(zhì)料的韌性；對(duì)中碳合金鋼則偏向于接納高溫淬火，得到較多或全部低碳馬氏體構(gòu)造，來進(jìn)步斷裂韌性。
一、低碳馬氏體在塑料模具中的應(yīng)用
1、低碳馬氏體滲碳型塑料模具鋼
低碳鋼、低碳合金鋼模具在成形后舉行滲碳、淬火和低溫回火，使模具外貌得到高碳細(xì)針狀回火馬氏體+顆粒狀碳化物+少量殘留奧氏體，心部構(gòu)造重要為低碳馬氏體。從而包管了模具外貌具有高硬度(58HRC～62HRC)、高耐磨性，而心部具有較高的強(qiáng)韌性(30HRC～45HRC)，用于制造種種要求耐磨性精良、形狀龐大、蒙受載荷較高的塑料成形模具。
2、超低碳冷擠壓成型塑料模具鋼
外洋遍及應(yīng)用超低碳鋼冷擠壓成型工藝要領(lǐng)制造塑料模具。由于必要冷擠壓成型，除碳含量較低外，經(jīng)軟化退火后，硬度較低(≤160HBS，擠壓龐大型腔時(shí)≤130HBS)，分外得當(dāng)于冷塑性變形。這類鋼在冷擠壓成型后舉行滲碳、淬火、回火。因此具有生產(chǎn)服從高、制造周期短、模具精度高等長(zhǎng)處。典范的鋼種有美國(guó)P系列低碳模具鋼、德國(guó)X6CrMo4鋼(≤0.07%C，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)和國(guó)產(chǎn)LJ-08Cr3NiMoV鋼(≤0.08%C)。
3、低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)強(qiáng)韌性型塑料模具鋼
低碳馬氏體鋼包羅低碳碳素鋼和低碳合金鋼經(jīng)低碳馬氏體猛烈淬火處置處罰后，得到強(qiáng)韌性較高的低碳馬氏體構(gòu)造，代替中碳鋼調(diào)質(zhì)處置處罰或低碳鋼滲碳、滲氮處置處罰，實(shí)用制造種種塑料模具，可明顯收縮模具制造周期，低落制造本錢，進(jìn)步利用壽命，在塑料模具熱處置處罰中遍及應(yīng)用。
4、低碳馬氏體時(shí)效硬化型塑料模具鋼
(1)低碳馬氏體時(shí)效硬化鋼
該鋼具有較高的屈強(qiáng)比，精良的切削加工和焊接性能和熱處置處罰工藝簡(jiǎn)樸等長(zhǎng)處。典范鋼種是超低碳18Ni鋼系列(≤0.03%C)，由于18Ni鋼代價(jià)昂貴，在海內(nèi)很少利用。比年來開辟的06Ni6CrMoVTiAl(簡(jiǎn)稱06鋼，≤0.06%C)，屬低鎳、低碳馬氏體時(shí)效硬化鋼。該鋼經(jīng) 800℃～880℃加熱，水或油冷卻固溶處置處罰，(500～540)℃(4～8)h時(shí)效處置處罰后的構(gòu)造為低碳馬氏體+析出強(qiáng)化相Ni3Al、Ni3Ti、 TiC和TiN，硬度為42HRC～45HRC，屈服強(qiáng)度1100MPa～1400MPa。06鋼通常用來制作的收錄機(jī)磁帶盒模具，其均勻壽命>110萬(wàn)件，是一種有生長(zhǎng)前程的鋼種。
(2)國(guó)產(chǎn)低碳馬氏體析出(沉淀)硬化鋼
典范鋼種為25CrNi3MoAl和10Ni3MnCuAl(簡(jiǎn)稱PMS)，實(shí)用于制難堪刁難變形率要求<0.05%，鏡面要求或外貌要求光刻斑紋工藝的細(xì)密鏡面塑料模具。此中25CrNi3MoAl鋼經(jīng)830℃固溶處置處罰后，硬度可達(dá)50HRC，540℃4h時(shí)效處置處罰后，硬度為 39HRC～42HRC；PMS鋼經(jīng)870℃1h固溶處置處罰，510℃4h時(shí)效處置處罰后金相構(gòu)造為低碳馬氏體基體上彌散漫衍大量微小金屬間化合物，其硬度為40HRC～43HRC，抗拉強(qiáng)度為1000MPa～1300MPa。
5、低碳馬氏體耐蝕型塑料模具鋼
(1)低碳馬氏體不銹鋼
重要鋼種為2Cr13鋼(0.16%～0.25%C)和1Cr17Ni2鋼(0.11%～0.17%C)，實(shí)用于制造在腐化介質(zhì)作用下的塑料模具，透明塑料成品模具。
(2)低碳馬氏體析出(沉淀)硬化型不銹鋼
典范鋼種為國(guó)產(chǎn)07Cr16Ni4Cu3Nb鋼(≤0.07%C，簡(jiǎn)稱CR)，該鋼經(jīng)1050℃淬火后得到單一的低碳馬氏體構(gòu)造，硬度為 32HRC～35HRC，可以直接舉行切削加工；經(jīng)460℃～480℃時(shí)效處置處罰后，硬度為42HRC～44HRC，精良的力學(xué)性能和抗蝕性。比方聚三氟氯乙烯閥門蓋模具，原接納45鋼鍍鉻處置處罰模具，利用壽命為1000～4000件，后改用低碳馬氏體PCR鋼，壽命可達(dá)10000～20000件。
二、低碳馬氏體在冷作模具中的應(yīng)用
1、低碳鋼冷作模具的低碳馬氏體猛烈淬火
一些國(guó)度已在冷作模具鋼尺度中參加了低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)，比方在ISO4957.1999《冷作合金東西鋼》中有下列鋼種：5CrMo4鋼(≤0.07%C)、7CrMoNi2鋼(≤0.10%C)、20Cr13鋼(0.16%～0.25%C)；德國(guó)東西鋼種：21MnCr5鋼(0.16%～0.24%C)、X6CrMo4鋼(≤0.07%C)、15NiCr18鋼(0.10%～0.17%C)。
海內(nèi)也有不少應(yīng)用低碳馬氏體鋼猛烈淬火工藝制造冷作模具的實(shí)例。
(1)20鋼鋸齒鎖緊墊圈沖模該冷沖模用于沖壓65Mn鋼帶(179HBS～217HBS)。原接納T10鋼(48HRC～50HRC)，利用壽命<1500次；后接納Cr12MoV鋼(48HRC～50HRC)，利用壽命3000次；而接納20鋼(46HRC～48HRC)，利用壽命高達(dá)3～4萬(wàn)次，其處置處罰工藝為：(91010)℃加熱，10%NACL鹽水冷卻，不回火直接利用，并且本錢低廉。
(2)Q235鋼剪板機(jī)刀片螺栓鍛件胎模沖頭曾選用GCr15、9SiCr、T8及45鋼，由于工件有咬模、粘模征象產(chǎn)生，鍛坯很難從模具中沖出，致使沖頭產(chǎn)生塑性變形、彎曲和斷裂，壽命較短，每10件沖頭約沖螺栓800～1200件；而接納Q235鋼做沖頭質(zhì)料，經(jīng)950℃5min鹽爐加熱，10%NACL鹽水冷卻淬火后不回火直接利用，硬度為36HRC～40HRC，每10件沖頭能沖螺栓2000件以上，并且失效情勢(shì)為塑性變形，消除了沖頭利用中破裂征象，包管了操縱者的人身寧?kù)o。
(3)20CrMnTi鋼壓抑鋁套冷擠壓模D16、D20型壓抑鋼絲繩鋁套冷擠壓模原接納CrWMn鋼淬火回火后，硬度為 45HRC～50HRC，只管硬度要求在冷擠壓模中較低，但是由于CrWMn鋼碳化物不均勻性比力嚴(yán)峻，很難制止網(wǎng)狀、帶狀碳化物，因此造成崩刃、開裂而早期失效，利用壽命僅為1000多件，有的僅幾百件乃至幾十件。選用20CrMnTi鋼制作D16、D20鋁套冷擠壓模，經(jīng)950℃加熱鹽水淬火后，不回火直接利用，模具硬度為46HRC～48HRC，壓抑鋁套2000多件，仍在繼承利用。
(4)20Cr鋼冷作模具該鋼經(jīng)滲碳淬火外貌強(qiáng)化處置處罰后，可使模具外貌得到細(xì)針狀回火馬氏體，硬度為58HRC～62HRC；心部得到低碳馬氏體構(gòu)造，硬度35HRC～40HRC，基體強(qiáng)韌性高，可滿意冷作模具高硬度、高強(qiáng)度、高韌性的利用性能要求。比方，汽車軟管鋅合金討論八角模沖頭，硬度要求58HRC～62HRC。原接納Cr12MoV鋼制造的八角模的壽命很短，每每不到2000件就斷裂；把沖頭質(zhì)料換成20Cr鋼并經(jīng)滲碳處置處罰后，滲層深 1.0mm～1.2mm，硬度為60HRC～62HRC，利用壽命進(jìn)步到3萬(wàn)件。
2、中碳合金鋼冷作模具的低碳馬氏體高溫淬火
對(duì)付中碳合金鋼冷作模具，可以通過進(jìn)步奧氏體化溫度，使奧氏體晶粒越發(fā)均勻細(xì)化，碳含量趨于淘汰，Ms點(diǎn)升高，從而得到更多的低碳馬氏體構(gòu)造，進(jìn)步模具的強(qiáng)韌性，有利于延伸冷作模具的利用壽命。
(1)5CrMnMo鋼冷鐓機(jī)螺母冷鐓模的高溫淬火將5CrMnMo鋼的淬火溫度進(jìn)步到900℃～950℃，可得到險(xiǎn)些是單一的低碳馬氏體構(gòu)造。比方，用5CrMnMo鋼制作的Z41.24型多工位冷鐓機(jī)螺母冷鐓模，經(jīng)900℃～930℃加熱，180℃分級(jí)淬火，200℃2次低溫回火處置處罰后，利用壽命比Cr12MoV鋼的進(jìn)步2.6倍，可完全代替T10A、9CrSi、Cr12MoV鋼制造較大截面的冷鐓模。
(2)60Si2MnA鋼冷鐓螺帽4序沖模的高溫淬火60Si2MnA鋼在高溫淬火后，構(gòu)造中板條馬氏體數(shù)目增多，乃至可以得到全部板條馬氏體構(gòu)造，有較高的斷裂韌度、打擊韌度和精良的耐磨性。60Si2MnA鋼制冷鐓螺帽4序沖模，經(jīng)920℃～950℃淬火后，利用壽命比正常溫度淬火的模具進(jìn)步了2倍左右。
(3)5CrW2Si鋼冷剪切模的高溫淬火5CrW2Si鋼冷剪切模，經(jīng)950℃淬火和250℃回火后，得到板條馬氏體加少量均勻細(xì)化的碳化物和漫衍在板條馬氏體界限的微小殘留奧氏體的構(gòu)造，可明顯進(jìn)步冷剪切模剪刃的強(qiáng)度和韌性，壽命進(jìn)步1.5～5倍。
3、高碳鋼冷作模具的低碳馬氏體低溫淬火
高碳鋼冷作模具淬火溫度愈低，奧氏體固溶碳含量也愈低，Ms溫度愈高，低碳馬氏體數(shù)目愈多。因此模具具有較高的耐磨性和強(qiáng)韌性，變形和開裂的幾率很小。
(1)T10A鋼冷鐓模低溫短時(shí)加熱淬火T10A鋼冷鐓模(光沖)，按原工藝(780℃20min鹽浴加熱淬火)處置處罰時(shí)得到孿晶馬氏體構(gòu)造，存在顯微裂紋，在打擊載荷作用下，由于韌性差，常產(chǎn)生崩刃?，F(xiàn)接納750℃14min鹽浴加熱淬火，200℃回火處置處罰后，可以得到微小的片狀馬氏體和 50%(體積分?jǐn)?shù))以上的低碳馬氏體，淘汰了顯微裂紋，在包管高硬度的同時(shí)，具有較高韌性，從而進(jìn)步利用壽命近一倍。
(2)CrWMn鋼制小型模具的低溫淬火一樣通常用CrWMn鋼制造生產(chǎn)腕表用的小型凸模，常通例熱處置處罰后模具的利用壽命為1000～10000 次，破壞情勢(shì)多為局部崩刃或整個(gè)頭部斷裂。CrWMn鋼制小型凸模的低碳馬氏體強(qiáng)韌化處置處罰工藝為：700℃10min預(yù)熱，.790℃(3～4)min鹽浴爐加熱，在180℃石臘中等溫15min后，空冷，硬度為59HRC～61HRC；200℃2h回火后，硬度為 58HRC～60HRC，模具的刃磨壽命可達(dá)1～2萬(wàn)次，總壽命可達(dá)10～20萬(wàn)次。且在利用中不易產(chǎn)生崩刃及斷裂征象，表現(xiàn)出有極高的斷裂抗力。
(3)7Cr7Mo3V2Si(LD)鋼冷擠壓凸模的低溫淬火LD鋼冷擠壓凸模，按通例工藝1100℃～1150℃加熱淬火處置處罰后，利用壽命僅 3000～4000次。改用1050℃25min鹽浴加熱油冷和200℃2.5h回火后，得到板條馬氏體+彌散碳化物構(gòu)造，硬度為 60HRC～61HRC，利用壽命進(jìn)步到2萬(wàn)次。
三、低碳馬氏體在熱作模具中的應(yīng)用
熱作模具鋼經(jīng)高溫加熱可使鋼中的合金碳化物大量溶入奧氏體中，進(jìn)步了基體的熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)固性，同時(shí)，相應(yīng)地進(jìn)步回火溫度，可使構(gòu)造中板條馬氏體的份額有大幅度增長(zhǎng)，斷裂韌度和小能量多沖壽命有所進(jìn)步。要是加熱溫度選擇得當(dāng)，則打擊韌度和塑性仍能連結(jié)在肯定程度上，從而可使熱作模具的利用壽命大幅度進(jìn)步。因此，現(xiàn)在熱作模具的淬火加熱溫度有向高溫生長(zhǎng)的趨向。熱作模具鋼的別的一個(gè)生長(zhǎng)趨向是降碳、低碳化。現(xiàn)在有的國(guó)度已在熱作模具鋼尺度中參加了低碳馬氏體鋼(≤0.25%C)。比方，美國(guó)H25鋼(≤0.25%C)、德國(guó)21CrMo10鋼(0.16%～0.23%C)、法國(guó) 20MoNi34.13鋼(0.18%～0.23%C)等。對(duì)付形狀簡(jiǎn)樸，生產(chǎn)批量小和交貨期短的產(chǎn)物零件，可以選用低碳合金布局鋼，分外是高溫強(qiáng)度好、抗蠕變性能好的20CrMo，20CrMnMo等含Mo的低碳低合金耐熱布局鋼制造熱作模具，直接舉行低碳馬氏體猛烈淬火。
1、3Cr2W8V鋼熱作模具的高溫淬火3Cr2W8V鋼熱作模具接納高溫淬火和高溫回火工藝處置處罰后，可得到更多的板條馬氏體構(gòu)造，有較高的回火穩(wěn)固性、高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和熱委頓性，可明顯進(jìn)步模具壽命。用3Cr2W8V鋼制M1250的圓柱螺柱(質(zhì)料為40Cr)熱鍛模，接納 1180℃加熱淬火，640℃2h2次回火后，可以得到90%以上的板條馬氏體，均勻利用壽命由3000～5000件進(jìn)步到3～4萬(wàn)件。
2、5CrNiMo鋼錘鍛模的高溫淬火5CrNiMo鋼制作的480mm450mm295mm的錘鍛模，原熱處置處罰工藝為860℃5h油淬和500℃10h回火，硬度為42HRC。鍛打齒輪毛坯2500件時(shí)，鍛模便產(chǎn)生塑性變形，需修模后方可繼承利用。改用新工藝，900℃5h油淬，500℃10h回火，硬度為43HRC，鍛打同樣的齒輪毛坯8100件仍可繼承利用。海內(nèi)其他工場(chǎng)的試驗(yàn)評(píng)釋，將淬火溫度由860℃進(jìn)步到 960℃，鍛模的利用壽命可以大概進(jìn)步2.5倍。
3、熱作模具高溫雙重淬火處置處罰4Cr5MoSiV1鋼高溫雙重淬火工藝為：1160℃淬火+720℃回火+1050℃淬火+350℃回火。雙重淬火可減小未溶碳化物尺寸和體積分?jǐn)?shù)，使碳化物顆粒間距增大。當(dāng)?shù)诙囝w粒均勻間距增大時(shí)，可使斷裂韌度增大。高溫淬火可明顯淘汰孿晶馬氏體，增長(zhǎng)位錯(cuò)馬氏體，使模具具有高的斷裂韌度。因此，高溫雙重淬火與平凡淬火(1020～1050)℃相比，斷裂韌度可進(jìn)步30%～40%，有利于進(jìn)步熱作模具鋼的委頓裂紋的擴(kuò)展抗力和熱委頓開裂的抗力，使模具具有良好的熱委頓性能，從而進(jìn)步熱作模具的利用壽命。
4、20Cr鋼熱鍛模的低碳馬氏體猛烈淬火拉索冷鑄錨杯索節(jié)扣體是斜拉橋要害受力牢固端件，技能要求必須是模鍛件。由于條約訂貨數(shù)目?jī)H88 件，因此接納強(qiáng)韌性高、耐打擊、有肯定熱強(qiáng)性的20Cr鋼制造索節(jié)扣體熱鍛模。其加工工藝流程為：下料—鑄造—鑄造余熱正火(形變正火)—粗加工—淬火、回火—精加工。熱處置處罰工藝為：920℃加熱，10%NACL鹽水淬火，430℃回火。該工藝不但消除淬火軟點(diǎn)，進(jìn)步模具淬透性，并且可以進(jìn)步模具屈服強(qiáng)度和打擊韌度，包管模具利用壽命。經(jīng)上述工藝處置處罰后的索節(jié)扣體熱鍛模，均勻硬度40HRC，金相構(gòu)造為較細(xì)板條馬氏體，圓滿地完成了條約使命。
5、Q345B鋼鉚焊熱鍛模的低碳馬氏體猛烈淬火XKJ44.5mm～48mm大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館斜拉鋼絲纜索澆鑄討論體是模鍛件(質(zhì)量 98.5KG)，由于批量?jī)H40件，選用厚度40mm的Q345B鋼板，接納鉚焊的工藝要領(lǐng)，將7層板制成400mm400mm290mm的熱鍛模。工藝流程為：下料—鉆孔—鉚接—焊接—機(jī)加工—淬火—鉗修。經(jīng)箱式爐950℃快速加熱(20s/mm)，鹽水深冷淬火冷卻，不回火直接利用。模具均勻硬度 46HRC，完成40件后，仍能繼承利用。