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塑料模具零件的热处理工艺

选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相

同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处

理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理

工艺的特点。

1.塑料模具的制造工艺路线

1.1低碳钢及低碳合金钢制模具

例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→

退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳

→淬火、回火→研磨抛光→装配。

1.2高合金渗碳钢制模具

例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火

并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→

研磨抛光→装配。

1.3调质钢制模具

例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械

粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。

1.4碳素工具钢及合金工具钢制模具

例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯

→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加

工→淬火、回火→研磨抛光→装配。

1.5预硬钢制模具

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例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因

供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于

要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退

火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退

火→机械精加工→抛光→装配。

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2.塑料模具的热处理特点

2.1渗碳钢塑料模的热处理特点

1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗

碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。

2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含

硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑

料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。

若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。

3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～

860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚

度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段

（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～

840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳

浓度梯度分布，便于直接淬火。

4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热

淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接

淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后

空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。

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2.2淬硬钢塑料模的热处理

1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行

精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于

0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保

型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或

在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模

腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷

却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。

一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。

3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时

间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min

以上。

2.3预硬钢塑料模的热处理

1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改

锻，改锻后的模坯必须进行热处理。