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AC1以上20～30℃，保溫適當時間，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Ar1的溫度進行等溫，等溫時間為其加熱保溫時間的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AC3（或AC1）溫度，保持適當時間后，較快地冷卻到珠光體溫度區間的某一溫度并等溫保持，使奧氏體轉變為珠光體型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。等溫退火工藝應用于中碳合金鋼和低合金鋼，其目的是細化組織和降低硬度。亞共析鋼加熱溫度為臨界相變點AC3+(30~50)℃，過共析鋼加熱溫度為臨界相變點AC3+(20~40)℃，保持一定時間，隨爐冷至稍低于臨界相變點Ar3溫度進行等溫轉變，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AC3以上20~30℃，保溫足夠時間奧氏體化后，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”是指退火時鋼的內部組織全部進行了重結晶。通過完全退火來細化晶粒，均勻組織，消除內應力，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，有時也用于焊接結構。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備熱處理。不完全退火是將鐵碳合金加熱到臨界相變點Ac1~Ac

模具的常規熱處理就是將鋼在固態下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織結構，獲得所需性能的一種加工工藝。在常規熱處理工藝中，鋼加熱的目的主要是獲得奧氏體組織，因此習慣上把鋼從室溫組織加熱到奧氏體狀態的過程稱為鋼的奧氏體化。其最基本的類型根據加熱和冷卻方法不同，包括有退火、正火、淬火、回火、時效等。將鋼材加熱到一定溫度，保溫一段時間后，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)細化晶粒，消除因鑄、

去應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、冷拉件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產生變形或裂紋。去應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生組織轉變。內應力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內應力消除得更徹底，在加熱時應控制加熱溫度。一般是低溫進爐，然后以100℃/h左右的加熱速度加熱到規定溫度。焊接件的加熱溫度應略高于600℃。保溫時間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應力退火的保溫時間取

滲鉻具有優良的耐磨性、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行的。鹽浴滲鉻滲劑配比（質量分數）：10%~12% Cr2O3粉+3%~5% Al粉+85%～90% Na2B4O7。滲鉻處理工藝為：溫度950℃，時間4～6h。滲鉻工序為：把工件浸入鹽浴中，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，Fe) 23 C6及(Cr，Fe)7

滲鉻是通過加熱擴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，滲鉻層有許多優點：它比一般電鍍層厚、無孔、與機體結合牢固，比熱噴涂層光潔、致密，更重要的是它可以在形狀復雜的工件上得到均勻的滲層，而這點恰恰是電鍍層和熱噴涂層難以達到的。針對碳的質量分數大于0.3%的中、高碳鋼或合金鋼，滲鉻時鉻與鋼中的碳形成碳化物型滲鉻層，其硬度可高達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。

將工件置于能產生活性硼的介質中，經過加熱、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、氮之后發展起來的一項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化，尤其適合在磨粒磨損條件下的模具。根據采用介質的不同，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，前者不穩定易爆炸，

在真空（低壓）碳氮共滲的滲劑（碳氫化合物+氨氣）中沒有含氧介質，金屬表面的化學反應是在100~3000Pa的真空狀態下單向的分解反應，在碳氮共滲過程中，一旦停止氣源供應，表層的C繼續向金屬內部擴散，呈現非平衡態；而N則從金屬表面溢出，呈現平衡態，或者說此時已滲入金屬的N同時向金屬內部和表面兩個方向擴散，這些特點對工藝有重要影響。真空碳氮共滲除保留氣體碳氮共滲特點外，滲劑氣體中無含氧介質，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：乙炔真空滲碳的應用，使真空滲碳生產

氮碳共滲工藝是在液體滲氮基礎上發展起來的。早期氮碳共滲是在含氮化物的鹽浴中進行的。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。氮碳共滲工藝的優點：1)氮碳共滲層硬度高，碳鋼氮碳共滲處理后滲層硬度可達570~680HV，模具鋼、高速鋼、滲氮鋼共滲后硬度可達850～1200HV；滲層脆性低，有優良的耐磨性、耐疲勞性、抗咬合性、熱穩定性和耐蝕性。2)工藝溫度低，且可不淬火，工件變形小。3)處理時間短，經濟性好。4)設備簡單，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Ac1、Ac3下移，可以適當降低淬火溫度，提供了進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)共滲機理：無論哪種滲劑中都有含氧介質，C、N同時滲入金屬，金屬表面的化學反應、C和N向金屬內部的擴散是平衡式，從共滲結果看，滲層組織有晶界氧化層。3)預抽真空式碳氮共滲技術：從C、N來源和使用滲劑方法來看，共滲機理

碳氮共滲是在滲碳和滲氮的基礎上發展起來的一種化學熱處理方法。它是將碳原子和氮原子同時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點，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)的含氮氣體（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，陰陽極間便產生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產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，并向內擴散形成氮化層，離子氮化可提高模具耐磨性和疲勞強度。離子滲氮是利用了輝光放電這一

氣體滲氮在生產中的應用已有半個世紀的歷史，工藝比較成熟。通常采用的介質為氨氣，在滲氮溫度400~500℃下，當氨與鐵接觸時就分解出氮原子固溶于鐵中。也可以產生氮分子及氫分子，化學表達式如下：2NH3→3H2+2[N]2NH3→3H2+N2氣體滲氮可根據零件的形狀、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  滲氮溫度、滲氮時間和氨分解率是氣體滲氮三個重要的工藝參數。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，進行裂化分解，產生活性原子，然后滲入模具表面進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℃滲碳加擴散處理過程后，在爐內將零件冷卻到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、時間和擴散時間有關。氣體滲碳有可靠的氣源，化學成分穩定，含硫和其他雜質少，分解過程轉化完全，不積或少積炭黑，價格低廉，便于儲運管理。常見的氣體滲碳劑有兩類：一類是碳氫化合物的有機液體，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中進行的滲碳過程。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。固體滲碳的反應是在高溫下滲碳劑發生分解：Na2CO3→Na2O+CO2BaCO3→BaO+CO2高溫下分解出的CO2與熾熱的炭發生還原反應：CO2+C→2COCO氣體吸附在工件表面，在Fe的催化作用下發生滲碳反應：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行的，一股采用箱式電爐加

根據彈簧的尺寸不同，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雜的彈簧。彈簧熱成形后進行淬火和中溫回火，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行噴丸處理，使表面產生硬化層，并形成殘余壓應力，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承受著較大的集中交變應力，同時在滾動體和套圈之間還會產生強烈的摩擦。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度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。應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成分和主要性能與低合金工具鋼相近，故在實際生產中，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質鋼，一般規定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，是一種專用結構鋼。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動作用。因此，彈簧的材料應具有高的彈性極限、高的強度、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，同時也提高鋼的彈性極限，其中硅的

合金調質鋼是指經淬火及高溫回火（調質處理）后使用的合金結構鋼。合金調質鋼的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定性，以進一步改善鋼的性能。例如40Cr鋼是合金調質鋼中最常用的鋼種，其強度比40鋼提高了約30%。合金調質鋼主要用于制造汽車、拖拉機、機床及其他機械上要求具有良好綜合力學性能的重要零件，如機床主軸、齒輪、汽車曲軸、半軸、連桿以及高強度連接螺栓等。用合金調