為了給淬火作好組織準(zhǔn)備，鍛造后的毛坯，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)先熱處理，如正火、退火、調(diào)質(zhì)處理和球化退火等，以滿足機(jī)械加工的需要并為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。對于某些形狀復(fù)雜、精度要求較高的零件，在粗加工與精加工之間或在淬火之前，還要進(jìn)行消除應(yīng)力退火。例如45號鋼制成的搖臂軸，要求硬度HRC50~55。由于原材料在切削后殘存有嚴(yán)重的內(nèi)應(yīng)力，故經(jīng)淬火后，搖臂軸在邊角處產(chǎn)生裂紋并剝落。若改進(jìn)工藝，事先進(jìn)行550~600℃、3h去除應(yīng)力退火，可消除淬火裂紋。對于具有尖角、截面變化大且淬火前又有較大殘余內(nèi)應(yīng)力的鋼件，淬火前進(jìn)行高溫回火

1、氧化與脫碳  鋼在加熱時(shí)，鋼表面形成一層松脆的氧化鐵皮的現(xiàn)象稱為氧化；脫碳是指鋼件表面含碳量降低的現(xiàn)象。氧化和脫碳會降低鋼件表層的硬度和疲勞強(qiáng)度，而且還影響零件的尺寸。為了防止氧化和脫碳，通常在鹽浴爐內(nèi)加熱。要求更高時(shí)，可在工件表面涂覆保護(hù)劑或在保護(hù)氣氛及真空中加熱。2、過熱和過燒  鋼在淬火加熱時(shí)，由于加熱溫度較高或加熱時(shí)間過長，而發(fā)生的奧氏體晶粒顯著粗化的現(xiàn)象，稱為過熱。若加熱溫度過高，而出現(xiàn)晶界氧化并開始部分熔化的現(xiàn)象稱為過燒。工件過熱后，不僅降低鋼的力學(xué)性能（尤其

鋼材若存在某些冶金缺陷（如偏析、疏松、夾雜和發(fā)紋等），便容易在淬火時(shí)產(chǎn)生裂紋。一些結(jié)構(gòu)鋼中的帶狀組織及高碳合金鋼中的碳化物偏析，也是淬火裂紋的誘因。因此，為了降低淬火裂紋傾向，提高成品率及改善零件使用性能，應(yīng)將鋼材進(jìn)行良好的鍛造。為了降低高速鋼的碳化物不均勻性，可采用重新改鍛的方法，即把冶金廠供貨的較大尺寸的棒料切成小塊（小于φ30mm時(shí)不必改鍛），加熱到1100~1150℃，鐓粗、拔長，反復(fù)多次成形。在鍛造加熱時(shí)需要緩慢、均勻地進(jìn)行，并要熱透。始鍛時(shí)輕捶慢打，逐漸增加壓下量。過熱會鍛裂，低溫鍛打也會鍛裂。鍛后應(yīng)砂

將淬火后的鋼，重新加熱到A1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。淬火后的鋼件存在很大的內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時(shí)通過回火消除，會引起工件的進(jìn)一步變形，甚至開裂，所以淬火工件一般需經(jīng)回火后才能使用。淬火工件經(jīng)回火后可以達(dá)到以下三個(gè)目的：(1)消除內(nèi)應(yīng)力  通過回火可減少或消除工件在淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止工件在使用過程中的變形和開裂。(2)獲得所需要的力學(xué)性能  通過回火提高鋼的韌性，適當(dāng)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和硬度，使工件達(dá)到所要求的力學(xué)性能，以滿足各種工件

將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝，稱為化學(xué)熱處理。與其他熱處理相比，化學(xué)熱處理不僅改變了鋼的組織，而且表面層的化學(xué)成分也發(fā)生了變化，因而能更有效地改變表面層的性能。化學(xué)熱處理是通過以下三個(gè)基本過程來完成的：(1)分解  介質(zhì)在一定的溫度下，發(fā)生化學(xué)分解，產(chǎn)生可滲入鋼表面的活性原子。(2)吸收  活性原子被工件表面吸收。例如活性原子溶入鐵的晶格中形成固溶體，或與鐵化合形成金屬化合物等。(3)擴(kuò)散 

滲氮（又稱為氮化）是向鋼的表面滲入氮原子的化學(xué)熱處理工藝。滲氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度。滲氮的方法很多，目前應(yīng)用最多的滲氮方法為氣體滲氮和離子滲氮。(1)氣體滲氮  工件在氣體介質(zhì)中進(jìn)行的滲氮稱為氣體滲氮。它是將工件放入密閉的爐內(nèi)，加熱到500~600℃，通入氨氣(NH3)，氨氣分解出活性氮原子被工件表面吸收，與鋼中的合金元素鋁、鉻、鉬形成氮化物，并向心部擴(kuò)散，形成一定厚度的滲氮層，滲氮層一般深度為0.1~0.8mm。氣體滲氮適用于含有鋁、鉻、鉬等合金元素的鋼，38C

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Ld來表示。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Ld′來表示。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，它們的存在會對鋼的性能帶來一定的影響。(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取５湫团e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)行了簡化，簡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5萬~8萬次，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。國內(nèi)對非調(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)的美國塑料模具鋼常用牌號，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