1.铜合金压铸模具的工作条件及失效形式

铜合金压铸模的工作条件极为苛刻。铜合金压铸模工作时与高温（800～1100℃）的铜液接触，模具的型腔表面很快升到较高温度，铸件脱模后，模具的型腔又很快降温，因此产生很大的应力。这种压应力（压铸时）和拉应力（脱模后）的反复作用，促使型腔表面产生冷热疲劳裂纹（龟裂），并会造成型腔早期的开裂。此外，铜合金压铸模具还受到液态金属的高速冲刷而产生磨损、侵蚀，型腔中结构凸起的小尺寸部位，也可能因为受热软化而产生塑性变形。铜合金模具的失效形式为冷热疲劳、热熔蚀、热磨损、热变形等。因此，铜合金压铸模具寿命远比铝合金、锌合金压铸模寿命低。

2.铜合金压铸模用钢的选用

（1）对模具用钢的性能要求 铜合金压铸模用钢应满足如下要求：高的热强性，以防畸变与开裂；高的热疲劳强度，以减少龟裂；高的导热性，以减小温度梯度，从而降低热应力；高的韧性，以减小开裂的倾向；高的抗氧化性及抗金属液侵蚀性，以降低表面氧化与侵蚀倾向；良好加工工艺性能，以获得好的加工质量。

（2）模具材料的选用 铜合金压铸模具钢一般选用高耐热钢，如3Cr2W8V、4Cr3Mo3SiV、3Cr3Mo3W2V、4Cr5MoSiV1钢等。为了进一步提高铜合金压铸模的寿命，可选用热强性更好的热模钢，如4Cr4W4Co4V2Mo（H19）、3Cr3Mo3Co3V钢等。

新型铜合金压铸专用模具钢4Cr3Mo2MnVNbB（Y4）是针对铜合金压铸模研制的新型热压铸模具钢，在使用过程中抗热疲劳性能明显优于3Cr2W8V钢，模具寿命可提高1～3倍。

国外铜合金压铸模采用加钴的钨系高热强模具钢（3Cr2W9Co5V，模具寿命为3万～3.5万件；3Cr2W5Co5MoV，模具寿命为6万～6.5万件）、钨基合金（Anviloy1150，模具寿命为10万件）、马氏体时效钢（模具寿命为12万～30万件）及加钴钼钒钢（3Cr3Mo3V，模具寿命为3.5万件；3Cr3Mo3Co3V，模具寿命为34万件）等材料来制造，其寿命均优于3Cr2W8V钢（模具寿命为1.8万～2.4万件）。

3.铜合金压铸模具的热处理技术

为了提高铜合金压铸模具的耐蚀性能，可在常规淬火与回火后对模具进行渗氮处理。铜合金也有粘模现象，对模具进行渗氮等处理还可以避免粘模。

部分材料铜合金压铸模具的热处理工艺规范见表6-34。

表6-34 部分材料铜合金压铸模具热处理工艺规范

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4.典型铜合金压铸模钢的热处理

3Cr2W8V与4Cr3Mo2MnVNbB（Y4）钢是经常使用的压铸模用钢，其制作的铜合金压铸模的热处理，除了采用常规淬火与回火工艺外，为了提高表面硬度、耐磨性及疲劳强度，延长模具寿命，可采用化学热处理及化学气相沉积等表面强化工艺。

（1）3Cr2W8V（H21）钢铜合金压铸模的热处理

1）淬火。在高温加热时应进行缓慢加热或二次预热（650℃、850℃）。淬火温度通常为1140～1160℃。淬火后宜采用450～540℃的盐浴分级冷却，以避免大、中型压铸模中心析出二次碳化物，随后油冷。

2）回火。模具淬火后，在表面冷却到80～100℃时立即回火，可显著降低模具裂纹的产生。670～700℃×2h×3次回火后，模具硬度为35～40HRC。

3）氮碳共渗。经上述处理的模具，在使用中仍具有粘模现象，对此进行560～580℃×4～6h的气体氮碳共渗，出炉后油冷。

（2）4Cr3Mo2MnVNbB（Y4）钢铜合金压铸模的热处理

1）预备热处理为等温退火：840～860℃×2～4h加热，炉冷到670～690℃等温4～6h，炉冷至550℃以下出炉空冷，退火后硬度为170～207HBW。

2）淬火与回火。采用高温淬火工艺，可提高模具的硬度与耐热性。淬火温度为1150℃，油冷；两次回火：650℃×1.5h+630℃×1.5h，回火后硬度为45～48HRC。

3）模具寿命。经以上处理的Y4钢模具寿命明显高于3Cr2W8V钢模具。例如压铸弯管接头，用3Cr2W8V钢制造铜合金压铸模，模具寿命为7000件，改用Y4钢后寿命提高到17700件。

铜合金也有粘模现象，对Y4钢模具进行渗氮处理可避免粘模。为降低渗氮层脆性，需要增加一次高温回火，表面硬度可达990HV，进一步提高模具寿命。