汽车覆盖件模具中常见材料及其热处理

  工艺简单，淬透性好；⑤良好的机械加工性能；⑥价格实惠公道，市场供应方便充足。模具必须有足够的强度和刚度，这是保证模具正常使用的前提；模具要有简单、合理、标准和安全的结构；模具要有精确的、耐磨的型面配合。因此与一般模具相比，汽车覆盖件模具具有独特的特点。

  鉴于以上特点，模具材料的选用要求就比较苛刻，而且其热处理要求也会比较高，随着汽车产销量的日益提升，这些特点会慢慢的明显。

  上使用的合金工具钢要求有两种状态:铸态和锻态，对于形状复杂的凸凹模或刀刃采用铸态合金工具钢，浇铸成形，机加工后进行真空热处理。

  、合金铸铁等，常 见 牌 号 有 GG25、GGG70L、FCD600、HT250、QT60-2、GM241、GM338等，除了HT150、HT200、GG25外，都能够直接进行火焰表面淬火，铸造性能好。可用做模板底座、拉延凸、凹模和压边圈。

  （4）空冷钢，空冷钢贵重合金元素少，生产所带来的成本低。是一种以铸代锻的高碳低合金钢，适用于冲压1.2mm以下钢板材，常见牌号有ICD5、HMD5，AMC5，SX105V等。可用作模具的修边刀口、翻边镶块，整形镶块等。主要特征是工艺性好，淬火温度低，热处理变形小，强韧性好，并具有适当的耐磨性，常用于制作汽车等生产线上用的模具零件，火焰淬火时加热模具刃口切料面，硬化层下又有一个高韧性的基体做衬垫，从而使模具获得较高的使用寿命。

  以上4种系列的材料在汽车覆盖件模具的使用比较多，但还有一些特殊的材料也有应用，例如高速钢

  在固态下将钢加热到一定温度，做必要的保温，以适当的冷却速度冷至室温，改变钢的组织架构和性能的工艺方法称为钢的热处理。热处理的目的是不改变工件的尺寸和形状，只通过改变材料的内部组织架构来得到所需性能。热处理工艺主要以下几类：普通热处理（退火、正火

  ）。热处理工艺在模具制造中和维修中都是必须的工艺环节，尤其在模具磨损后的维修中，通过热处理工艺可以有效提升模具工作型面的耐磨性能、硬度等，对模具的常规使用的寿命和覆盖件的冲压质量具备极其重大作用。

  （1）碳素工具钢，主要使用在普通热处理，由于此类材料慢慢地被淘汰，在此不一一赘述。

  （2）合金工具钢，以Cr12为例，由于该钢中含有较多的碳化物且存在成分偏析现象，造成机械性能的各向异性，不同热处理工艺对其性能的影响是很大的。

  正火和退火的目的基本相同，主要不同之处在于冷却速度。正火冷却速度快，获得的组织较细，其强度、硬度、韧性都比退火高，正火可作为要求不高钢种的最终热处理。Cr12型模具钢的正火的最大的目的是消除网状碳化物。

  细化处理。在这里，其实就是一种细化碳化物处理，它是高温固熔处理，使组织中的碳化物全部固熔于奥氏体

  析出，可得到超细的目的。Cr12型模具钢球化退火后的碳化物颗粒平均尺寸为0.9~1.5μm，经超细化处理后，平均尺寸可细化到0.2~0.5μm。细化后的Cr12型模具钢，不仅硬度、强度增加，而且韧性、抗冲击能力也会大幅度的提高，因此，细化处理是此类钢种应用较成功的热处理工艺调质热处理。一般将其安排在粗加工之后，精加工之前，其目的是减少以后热处理的变形和改善原始组织，提高其综合使用性能，尤其是网状碳化物细化或重新组合。

  a.镀铬。镀铬层厚度达36μm左右，经镀铬处理后，模具有如下优点：①表面平整、光洁、易于脱模，保证了产品表面光洁、平整；②镀的过程中原零件变形小，表层镀铬后可增强硬度（65HR以上），耐高温达500℃、耐腐蚀、防酸、耐磨损、防拉毛。

  前处理：正常的情况下，钢铁零件电镀黑铬，多数以镀铜或镀镍作底镀层，而高档产品则往往以铜、镍乳白铬、黑铬组合镀层做防护装饰镀层。对铜合金

  零件经除油酸洗等前处理，可以直接镀黑铬，而高档产品则以镀镍作底镀层，然后再镀黑铬，防护装扮修饰的效果更好。后处理：电镀黑铬产品零件经清洗吹干后，若采用浸热油封闭，其防护装扮修饰的效果会促进提高，也有在其表面喷涂有机透明涂料，从而大幅度的提升防护装扮修饰的效果。注意后处理镀液中的SiF6，如果SiF6含量偏高，黑铬镀层容易脱落，能够最终靠电解处理使之降低并保持在工艺规定范围。注意镀液中

  含量不能低于250g/L，否则镀层耐磨性较差，而H3BO3含量不低于20g/L时，否则，镀层结晶粗糙，硬度与耐磨性会有所降低。通常情况下阴阳极面积比在1:5~1:10的范围较为有利。

  b.表面淬火热处理。拉伸模的凸、凹模的各种零件多用球墨铸铁或钼铬铸铁。这些材料均能使用火焰淬火工艺，淬火硬度

  在50HRC左右。淬火时应注意当加热区域为暗红色时，就及时转移部位，以防过热，若未达到暗红色时就转移位置，则淬火后的硬度不高，淬火后的部位应用冷水激冷一下，以减少退火影响。这种方法对操作者要求比较高，且操作时应注意眼部保护，铸铁淬火不可重复进行。对于一些拉伸深度大的内板零件，由于板料与模具成形表面作用力大，对于型面气孔、裂纹、夹杂等缺陷敏感，对模具表面硬度要求比较高，易产生拉伤。

  某家用轿车的后地板的拉伸模，材质为GM338，镀铬之前，拉伸筋、槽及压边面工艺凸包圆角，拉伤频发，造成大量零件报废及生产停机，多次维修后，效果不明显。镀铬后，生产8万余件，无相同及类似问题出现。

  （4）空冷钢，常见牌号有 ICD5、HMD5，AMC5，SX105V等。SX105V是日本爱知的火焰淬火钢。相当于我国的低合金冷作模具钢

  牌号的火焰淬火模具钢，具有较高的硬度，热处理变形小，可焊接，用于板金件模具。火焰淬火温度940~1,100℃，理论硬度≥61HRC，日本日立模具钢HMD5高硬塑料模具钢。它们可进行表面火焰淬火处理，但由于淬透性较差，冷却时易出现程度不均匀、纤维裂纹等现象，所以只在应急时使用，一般还是采用常规热处理方法。空冷钢是理想的表面火焰淬火材料，这种钢的的淬火范围宽，在840~1,000℃均可，而且淬透性好，变形率小，只有0.02%~0.05%，材料价格实惠公道，淬火硬度可达58HRC以上。

  渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气

  。常用的是气体渗氮和离子渗氮。渗氮层厚度一般为0.1~0.2mm。渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的

  ，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具备极高的硬度、耐热性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽侵蚀的能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。对于一些翻边

  零件。翻边镶块多为空冷钢。某中级家用轿车行李箱盖外板模具，翻边块为ICD-5，渗氮后生产20万件，无拉毛现象出现。

  （1）TD技术。热 扩 散 碳 化 物 覆 层 处 理（Thermal Diffusion Carbide coating Process）简称 TD 处理。在一定的温度下，工件在特种介质中，通过热化学反应扩散在工件表明产生一层几微米至几十微米的金属碳化物覆层。TD处理适用于汽车冲压模、五金模，含各种挤压模、成形模、拉伸膜、滚压模、折弯模、扩口缩口模、弯管模等。针对模具在生产的全部过程中出现拉伤、工件拉毛等现象，目前使用TD处理是最好的解决办法，并且能延长模具常规使用的寿命 8 倍以上，减少了反复修模、装 模，提高了生产效率，改善了产品的质量，大幅度降低了生产成本。

  （5）前期热处理必须高温淬火（1,020℃~1,030℃），高温回火（500℃~520℃）基体硬度58±3HRC。

  与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。

  熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨