模具的常规热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。在常规热处理工艺中，钢加热的目的主要是获得奥氏体组织，因此习惯上把钢从室温组织加热到奥氏体状态的过程称为钢的奥氏体化。其最基本的类型根据加热和冷却方法不同，包括有退火、正火、淬火、回火、时效等。将钢材加热到一定温度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500℃以下在空气中冷却的热处理工艺称为退火。退火的目的：1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。2)细化晶粒，消除因铸、

去应力退火又称低温退火，这种退火主要用来消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右的加热速度加热到规定温度。焊接件的加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取

渗铬具有优良的耐磨性、抗高温氧化性和耐磨损性能。适用于碳钢、合金钢和镍基或钴基合金工件。模具零件的渗铬是在硼砂为主的盐浴坩埚炉中进行的。盐浴渗铬渗剂配比（质量分数）：10%~12% Cr2O3粉+3%~5% Al粉+85%～90% Na2B4O7。渗铬处理工艺为：温度950℃，时间4～6h。渗铬工序为：把工件浸入盐浴中，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钢等，于(980±10)℃渗铬6h后，由(Cr，Fe) 23 C6及(Cr，Fe)7

渗铬是通过加热扩散将铬元素渗入工件表面而形成无孔隙铬合金层的一种化学热处理方法。相对于电镀层和热喷涂层来说，渗铬层有许多优点：它比一般电镀层厚、无孔、与机体结合牢固，比热喷涂层光洁、致密，更重要的是它可以在形状复杂的工件上得到均匀的渗层，而这点恰恰是电镀层和热喷涂层难以达到的。针对碳的质量分数大于0.3%的中、高碳钢或合金钢，渗铬时铬与钢中的碳形成碳化物型渗铬层，其硬度可高达1200～1800HV，可提高模具的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性和冷热疲劳抗力，适用于既要求耐磨又要求耐腐蚀的场合，以提高模具使用寿命。

将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。渗硼是继渗碳、氮之后发展起来的一项提高表面耐磨性的有效方法。金属零件渗硼后，表面形成的硼化物( FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2)及碳化硼等硬度极高(1300~2000HV)的化合物，热稳定好。其耐磨性、耐蚀性、耐热性均比渗碳和渗氮高，可广泛用于模具表面强化，尤其适合在磨粒磨损条件下的模具。根据采用介质的不同，渗硼分为固体法、液体法和气体法。但由于气体渗硼采用乙硼烷或三氯化硼气体，前者不稳定易爆炸，

在真空（低压）碳氮共渗的渗剂（碳氢化合物+氨气）中没有含氧介质，金属表面的化学反应是在100~3000Pa的真空状态下单向的分解反应，在碳氮共渗过程中，一旦停止气源供应，表层的C继续向金属内部扩散，呈现非平衡态；而N则从金属表面溢出，呈现平衡态，或者说此时已渗入金属的N同时向金属内部和表面两个方向扩散，这些特点对工艺有重要影响。真空碳氮共渗除保留气体碳氮共渗特点外，渗剂气体中无含氧介质，渗层组织中可以杜绝晶界氧化层，共渗压力低，使用的渗剂气体量少，废气排放量也大幅度减少。典型举例：乙炔真空渗碳的应用，使真空渗碳生产

氮碳共渗工艺是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氮化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般为500~600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为软氮化。氮碳共渗工艺的优点：1)氮碳共渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达570~680HV，模具钢、高速钢、渗氮钢共渗后硬度可达850～1200HV；渗层脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性、热稳定性和耐蚀性。2)工艺温度低，且可不淬火，工件变形小。3)处理时间短，经济性好。4)设备简单，工艺易掌握。存在的问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。

由于氮的渗入使钢的临界相变点Ac1、Ac3下移，可以适当降低淬火温度，提供了进一步减少淬火变形的可能。氮的渗入还使淬透性增加，所以除合金钢外，碳素钢也可以实施碳氮共渗及油淬处理，从而提高硬度和表面耐磨性。1)该技术使用的渗剂有：①氨气+煤油；②吸热式气氛+富化气+氨气；③氮基气氛+甲醇+丙烷+氨气等。2)共渗机理：无论哪种渗剂中都有含氧介质，C、N同时渗入金属，金属表面的化学反应、C和N向金属内部的扩散是平衡式，从共渗结果看，渗层组织有晶界氧化层。3)预抽真空式碳氮共渗技术：从C、N来源和使用渗剂方法来看，共渗机理

碳氮共渗是在渗碳和渗氮的基础上发展起来的一种化学热处理方法。它是将碳原子和氮原子同时渗入钢件表面的过程。由于早期的碳氮共渗是在含氰化物的盐浴中进行的，所以俗称“氰化”。碳氮共渗与渗碳相比，其处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大、变形开裂倾向小，能源消耗少，渗层的耐疲劳性、耐磨性和耐回火性好；与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。碳氮共渗兼有渗碳和渗氮的优点，包括以下几方面：(1)渗层性能好  碳氮共渗与渗碳相比，碳氮共渗层的硬度与渗碳层的硬度差不多，但

离子渗氮是辉光离子渗氮的简称，方法是将待处理的模具零件放在真空容器中，充以一定压力(66.6~1330Pa)的含氮气体（如氮或氮、氢混合气）然后以被处理模具作阴极，以真空容器的罩壁作阳极，在阴、阳极之间加上400~800V的直流电压，阴阳极间便产生辉光放电，容器里的气体被电离，在空间产生大量的电子与离子。在电场的作用下，正离子冲向阴极，以很高速度轰击模具表面，将模具加热。高能正离子冲入模具表面，获得电子，变成氮原子被模具表面吸收，并向内扩散形成氮化层，离子氮化可提高模具耐磨性和疲劳强度。离子渗氮是利用了辉光放电这一

气体渗氮在生产中的应用已有半个世纪的历史，工艺比较成熟。通常采用的介质为氨气，在渗氮温度400~500℃下，当氨与铁接触时就分解出氮原子固溶于铁中。也可以产生氮分子及氢分子，化学表达式如下：2NH3→3H2+2[N]2NH3→3H2+N2气体渗氮可根据零件的形状、大小等选用RJJ系列井式电炉、RJX系列箱式电炉及钟罩式电炉。(1)气体渗氮工艺参数  渗氮温度、渗氮时间和氨分解率是气体渗氮三个重要的工艺参数。它们对渗氮速度、渗层深度、渗层硬度、硬度梯度以及脆性都有极大影响。渗氮

将气体渗碳剂通入或滴入高温的渗碳炉中，进行裂化分解，产生活性原子，然后渗入模具表面进行的渗碳就是气体渗碳。气体渗碳法通常采用通入吸热型气体渗碳剂。在温度900~950℃渗碳加扩散处理过程后，在炉内将零件冷却到820~830℃直接淬火，然后采用170～180℃回火。其渗碳深度与渗碳的温度、时间和扩散时间有关。气体渗碳有可靠的气源，化学成分稳定，含硫和其他杂质少，分解过程转化完全，不积或少积炭黑，价格低廉，便于储运管理。常见的气体渗碳剂有两类：一类是碳氢化合物的有机液体，采用滴入法，将液体渗碳剂（如煤油、苯、甲醇、丙酮

固体渗碳是在固体渗碳介质中进行的渗碳过程。渗碳剂由固体炭和催渗剂两部分组成。固体炭可以是木炭也可以是焦炭。碱金属或碱金属的碳酸盐可用作催渗剂，其醋酸盐有更好的催渗作用和活性。固体渗碳的反应是在高温下渗碳剂发生分解：Na2CO3→Na2O+CO2BaCO3→BaO+CO2高温下分解出的CO2与炽热的炭发生还原反应：CO2+C→2COCO气体吸附在工件表面，在Fe的催化作用下发生渗碳反应：2CO→C(Fe)+CO2固体渗碳是在充满渗碳剂的密封不锈钢制箱中进行的，一股采用箱式电炉加

根据弹簧的尺寸不同，可将其分为热成形弹簧（线径或厚度> 10mm）和冷成形弹簧（线径或厚度<10mm）两大类。(1)热成形弹簧  热成形弹簧钢一般用于大型弹簧或形状复杂的弹簧。弹簧热成形后进行淬火和中温回火，获得回火托氏体组织，其硬度在40~45HRC。热处理后的弹簧往往还要进行喷丸处理，使表面产生硬化层，并形成残余压应力，以提高弹簧的抗疲劳性能，从而延长弹簧的寿命。通过喷丸处理还能消除或减轻弹簧表面的裂纹、划痕、氧化、脱碳等缺陷的有害影响。(2)冷成形弹簧  冷

滚动轴承钢在工作时承受着较大的集中交变应力，同时在滚动体和套圈之间还会产生强烈的摩擦。因此，滚动轴承钢必须具有高的硬度和耐磨性、高的弹性极限和接触疲劳强度、足够的韧性和一定的耐蚀性。应用最广的轴承钢是高碳铬钢，其w(C)为0.95%~1.15%，w(Cr)为0. 40%~1.65%。加入合金元素铬是为了提高淬透性。由于滚动轴承钢的化学成分和主要性能与低合金工具钢相近，故在实际生产中，除了用来制造滚动轴承外，还常用它来制造刀具、冷冲模、量具及性能要求与滚动轴承相似的耐磨零件。滚动轴承钢都属于高级优质钢，一般规定w(S

弹簧钢主要用来制造各种弹性元件或有类似性能要求的零件，特别是各种弹簧，如圈簧、板簧等，是一种专用结构钢。弹簧是利用弹性变形吸收能量以缓和振动和冲击，或依靠弹性贮存能量以起到驱动作用。因此，弹簧的材料应具有高的弹性极限、高的强度、高的疲劳极限、足够的塑性和韧性，一定的淬透性、低的脱碳敏感性和良好的耐热性及耐蚀性。合金弹簧钢w(C)一般为0.45%~0.70%。含碳量过高，塑性和韧性降低，疲劳极限也下降。合金弹簧钢中常加入的合金元素有锰、硅、铬、钒、钨等。加入硅、锰主要是提高钢的淬透性，同时也提高钢的弹性极限，其中硅的

合金调质钢是指经淬火及高温回火（调质处理）后使用的合金结构钢。合金调质钢的w(C)一般为0.25%~0.50%，常加入少量铬、锰、镍、硅、硼等合金元素以增加钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性；加入少量钼、钒、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢是合金调质钢中最常用的钢种，其强度比40钢提高了约30%。合金调质钢主要用于制造汽车、拖拉机、机床及其他机械上要求具有良好综合力学性能的重要零件，如机床主轴、齿轮、汽车曲轴、半轴、连杆以及高强度连接螺栓等。用合金调

离子渗氮是辉光离子渗氮的简称，方法是将待处理的模具零件放在真空容器中，充以一定压力(66.6~1330Pa)的含氮气体（如氮或氮、氢混合气）然后以被处理模具作阴极，以真空容器的罩壁作阳极，在阴、阳极之间加上400~800V的直流电压，阴阳极间便产生辉光放电，容器里的气体被电离，在空间产生大量的电子与离子。在电场的作用下，正离子冲向阴极，以很高速度轰击模具表面，将模具加热。高能正离子冲入模具表面，获得电子，变成氮原子被模具表面吸收，并向内扩散形成氮化层，离子氮化可提高模具耐磨性和疲劳强度。离子渗氮是利用了辉光放电这一

在渗碳介质中加热保温，使钢的表层渗入碳的热处理过程称为渗碳。一般情况下，渗碳在临界相变点Ac3以上(850~ 950℃)进行。渗碳是一种最久远、应用最广泛的化学热处理方法。渗碳后进行淬火、回火处理，可以提高模具表面的碳浓度，使硬度、接触疲劳强度、耐磨性较心部有较大的提高，而心部仍具有一定的强度和良好的韧性。渗层组织：淬火后为碳化物、马氏体、残留奥氏体。渗层厚度0.3~1. 6mm，表面硬度57～63HRC。作用与特点：渗碳淬火后提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，渗碳温度较高，工件畸变较大。模具零件渗碳后，都要进行淬火

化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如C、N、Si、B、Al、Cr、W等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可获得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。常用的化学热处理方法包括：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、硫氮共渗、渗硼、硼氮共渗、渗铝、渗铬、渗硅、渗锌、盐浴渗金属等。各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。(1)分解 &n