热作模具钢通过采用新的热处理工艺，不断挖掘模具材料（包括新钢种与传统钢种）的潜力，提高模具钢的使用性能，可以进一步延长模具的寿命。

1.模具钢的淬火新技术

（1）双重淬火法 热作模具钢通过采用双重淬火法，可以获得粒度细小、分布均匀的金相组织，基本上消除了常规预备热处理难以消除的带状碳化物。

双重淬火法是模坯在停锻后，采用高温淬火（可在模坯锻后立即放入炉内加热）+高温回火（即高温调质）代替传统的球化退火预备热处理。模具经过加工成形后进行第二次淬火、回火处理，即最终热处理。

例如5Cr4W5Mo2V（RM2）钢制造的207轴承环热挤压冲头，经常规处理后寿命为6000件左右；采用双重淬火处理后，模具寿命达到10000件。双重淬火法简化了模具钢退火工艺（以调质代替退火），缩短了模具生产周期，节约了能源，提高了模具寿命，降低了成本。

（2）合金工具钢的高温固溶细化工艺 例如GCr15钢在高温可控气氛多用炉中经高温固溶细化+淬火+回火工艺处理后，其组织中的共晶碳化物、网状碳化物、带状偏析的不均匀度得到改善，在保持相同硬度指标的条件下提高了模具的塑性和韧性，使用寿命大大高于传统工艺制造的模具。这是一种发挥高碳高合金模具材料潜力的技术。图5-4所示为GCr15钢的高温固溶细化工艺。

图5-4 GCr15钢的高温固溶细化工艺曲线

2.模具（钢）的表面强化处理新技术

热作模具的失效形式主要为表面龟裂、表面磨损、表面塌陷、开裂。这些失效都起源于模具的工作表面，因此应对模具表面进行合理的表面强化处理，以提高模具表面的冷热疲劳强度、热稳定性、耐磨性，从而延长模具寿命。(www.daowen.com)

（1）热作模具钢的高浓度渗碳 3Cr2W8V钢的合金元素含量正好为高速工具钢的一半，也称为半高速工具钢。该钢热强性能好，但热疲劳性能稍差，表现在使用过程中出现粘模现象。通过高浓度渗碳后，热疲劳性能得到一定的改善，模具寿命比未经过高浓度渗碳的模具提高70%～100%。高浓度渗碳工艺：1000℃渗碳1h，然后快冷至Ar₁（790℃），再升至1000℃，渗碳1h后，再快冷至Ar₁（790℃），重复4次，最终一次可降至980℃，保持20min后再在180℃分级油中淬火。淬火后模具渗层硬度可达65～68HRC，渗层深度为2mm，表面碳的质量分数为1.8%。图5-5所示为3Cr2W8V钢热作模具高浓度渗碳后的回火工艺。

图5-5 3Cr2W8V钢热作模具高浓度渗碳后的回火工艺曲线

（2）低、中碳合金钢的高温固溶渗碳 为了弥补莱氏体工模具钢韧性不足的缺点，可选用低、中碳合金工模具钢进行表面渗碳，可获得高硬度、高耐磨性的表面层，心部又有良好的强度、韧性和塑性的配合。图5-6所示为H13钢采用高温可控气氛多用炉进行高温固溶渗碳的工艺曲线。

图5-6 H13钢的高温固溶渗碳工艺曲线

图5-6工艺说明：①先在Ac₁～Ac₃之间预渗1～2h，目的是形成超微碳化物核心，采取这种措施主要是改善钢的渗层碳化物状态及分布；②在950～1000℃进行强渗，因为这类钢的Ac₃≥950℃；③在1050℃～1100℃进行扩散，因为高Cr、高合金元素含量的钢在渗碳后极易出现网状碳化物，对此把扩散温度升高到1050～1100℃，使碳化物网重新溶解；④扩散结束后立即快冷（油冷约1min），使渗层温度迅速冷至Ar₁以下，目的是使渗层奥氏体在降温冷却过程中碳化物不会沿晶界析出，在模具整体温度降至650℃以下返回加热炉，达到设定的温度1000～1050℃；⑤因渗层在650℃时奥氏体已快速转变成回火索氏体，不存在高碳高合金的残留奥氏体。模具除渗层外整体还处在塑性状态，故可直接升温至1000～1050℃，在短时间保温后入油淬火。

经此工艺处理的H13钢模具，其渗层中的碳化物颗粒均匀、细小，且呈弥散分布，该组织具有很高的强度和耐磨性，硬度为65～67HRC，再配合细小的板条马氏体，其性能与寿命是未经高温固溶渗碳的H13钢模具无法比拟的。