压铸模的失效形式主要有侵蚀、龟裂、磨损、变形、开裂等，各种压铸模的失效形式与平均寿命见表6-38。由表6-38可知，锌合金压铸模的寿命取决于侵蚀和磨损的速度；铝合金压铸模与铜合金压铸模的寿命主要取决于热疲劳速度。

表6-38 各种压铸模的失效形式与平均寿命

为了提高压铸模寿命，可以从模具设计、模具材料、模具加工、热处理、安装及使用等几个方面采取措施加以控制与改进。

1.合理设计模具结构

合理的结构设计可以保证金属液压铸畅通，减少摩擦阻力。壁厚过厚会增加模具热载荷，易产生塑性变形与热疲劳；压铸模壁厚度不足、圆弧半径或尖角过小，在大的工作压力下造成形腔变形，容易在薄弱处引起应力集中，导致模具很快出现裂纹。压铸模设计时要充分考虑模具的热平衡，一些模具应设计冷却系统。

2.正确选择模具材料

压铸模材料的选择是决定压铸模寿命长短的基本条件。因此，应选择优质模具钢，如电渣重熔的4Cr5MoSiV1（H13）、真空熔炼的4Cr5MoSiV（H11）钢，以及以难熔金属为基的合金等，可显著提高模具寿命。

（1）H11钢 用普通方法冶炼的H11钢制铝合金压铸模，其寿命为16.5万件；而采用真空熔炼的H11钢制模具，其寿命可提高到41万件。

（2）H13钢 采用3Cr2W8V制造的压铸模，一般压铸1万～2万次后型腔开始产生发纹，压铸模寿命为5万～6万次。选用H13钢，加上严格控制模具制造工艺，所生产的压铸模寿命达25万次以上。

H13钢质量控制如下：①H13钢化学成分、杂质含量等应符合相关要求；②采用真空冶炼或电渣重熔等技术手段，可减少或避免内部夹杂物，防止裂纹的产生；③要求钢材锻造比达到4以上。

（3）采用难熔金属为基的合金 如钼合金制作压铸模，比其他材料具有更高的寿命，在1000℃左右仍具有高的热强度与持久强度，导热性好且热膨胀系数小，服役过程中不会出现热裂等缺陷。

1）为了大幅度提高铜合金压铸模的寿命，可采用Anviloy1150钨基合金制造模具。钨基合金的化学成分（质量分数）：W90%、Ni4%、Fe2%。钨基合金的特点是熔点很高，高温强度较大，耐热性与耐蚀性较好，热疲劳强度好，比钼基合金更不易黏附熔融金属（钢、青铜和黄铜），塑性较好，便于加工成形。该合金的硬度约为30HRC。采用钨基合金制造的铜合金压铸模寿命是3Cr2W8V钢模具的6倍以上。

2）钼钛合金（MTZ）。MTZ属于难熔金属合金，具有高的高温强度，高的热导率。其化学成分（质量分数）：Ti0.40%～0.50%、Zr0.08%～0.10%、C0.02%～0.03%，余为Mo。适用于制作钢铁材料压铸模。

（4）选择日本日立金属公司的压铸模具钢和高强度、高韧性模具钢DAC55 该钢淬透性好，高温强度较好，韧性、抗龟裂性较好，可在50～53HRC的较高硬度下使用。

1）淬火与回火。淬火温度为1010～1030℃，淬火时快冷，回火温度为550～640℃，硬度为43～53HRC。

2）适合于大型、结构复杂、特高使用寿命要求的压铸模、精密压铸模。

（5）采用18Ni（250）钢制作铝合金压铸模 18Ni（250）钢铝合金压铸模的寿命比4Cr5MoSiV1（H13）钢模具提高几倍。

3.保证模具的机械加工质量

机械加工中的磨削加工对压铸模具寿命影响很大。若操作不当或工艺制订得不合理，在模具磨削加工过程中容易产生磨削裂纹。由于磨削热造成的残余拉应力会降低模具的冷热疲劳强度。模具型腔表面，特别是浇道表面加工痕迹，都可能成为裂纹源。

用电火花加工的模具，其型腔面易形成细微裂纹，必须进行研磨或抛光处理，去除微细裂纹。

4.采用最佳模具热处理工艺

常用压铸模钢，如4Cr5MoSiV1和3Cr2W8V钢等通过最佳热处理可获得高的热疲劳强度和耐磨性等。

1）采用高温均匀化退火代替传统的球化退火，目的是减少钢中Cr和Mo的偏析，从而提高钢性能的均匀性，采用电渣重熔、合理的锻造工艺以及改善组织的热处理工艺，也是提高4Cr5MoSiV1钢压铸模寿命的重要途径。

2）对于压铸模在粗加工和半精加工后及时进行550～650℃的去应力退火处理，可以消除切削加工应力，减少模具变形。

3）淬火加热温度以选用高温为宜，保温时间应满足碳化物的充分溶解，使其具有良好的热硬性等。(www.daowen.com)

4）为了避免在晶界上析出碳化物而降低模具的韧性，对于形状简单及淬火畸变不大的模具应采用油淬，分级淬火温度以350～500℃为宜。

5）模具淬火油冷到80～50℃时应立即进行回火处理，以免冷却到室温后可能出现组织应力过大而造成模具的开裂。回火温度以580～640℃为宜，此时硬度为44～48HRC，模具材料具有良好的强韧性配合。

6）压铸模具使用前须经过去应力处理。一般新压铸模压铸0.5万～1万次以后进行第一次去应力回火，以后每压铸1万～2万次后进行一次去应力处理，去应力回火温度比原回火温度低30～50℃。

5.采用电火花表面强化技术

采用电火花表面强化技术是一种减少模具表面冲蚀，防止金属与模面咬合，提高模具寿命的有效途径之一。该技术可使被涂覆的型腔表面形成一层成分均匀、结构致密且硬度高的碳化钨沉积层，其表面硬度可达1100～1400HV。强化层与基体结合牢固，耐冲击，不剥落，可使模具在改善耐热性、耐蚀性及耐磨性方面均有很好效果。模具的电火花表面强化技术见本书12.6.9节。

6.采用化学热处理技术

对压铸模采用化学热处理，如渗碳、渗氮（适合于铝合金及铜合金压铸模，防止粘模）、渗硼（适合于铝合金压铸模）、渗铬及渗铝（适合于钢铁材料压铸模）、铬-铝-硅三元共渗等，可进一步提高模具寿命。

例如3Cr2W8V钢制压铸模，先渗碳，再进行1140℃～1150℃淬火，550℃两次回火，表面硬度可达58～61HRC，用于有色金属及合金的压铸模，使用寿命可提高1.8～3倍。

7.采用真空热处理技术

实例 W302（奥地利）钢制铝合金压铸模。热处理采用美国高压气冷真空热处理炉，型号为HL36IQ6。

1）真空热处理。预热：两段预热温度分别600～650℃和800～850℃。加热真空度为66Pa。淬火加热温度选择1040～1050℃，（氮气）气淬压力为0.5MPa，3次回火，可获得适宜的金相组织和良好的冲击韧度。检测硬度为45HRC、47HRC、46HRC，冲击韧度为17.8J/cm²。W302钢压铸模真空淬火工艺曲线如图6-23所示。

图6-23 W302钢制铝合金压铸模淬火工艺曲线

对于模具形状复杂的薄壁模具，为减少热处理畸变，可采用1020℃加热、分级淬火工艺。

2）模具寿命。大、中型复杂的汽车、摩托车铝合金压铸模，主要用于压铸汽车离合器和变速器外壳，摩托车发动机左、右箱体、箱盖等，采用真空热处理工艺处理100多套压铸模，其寿命得到大幅度提高，从原来的1万次以下提高到5万次以上。

8.采用复合热处理工艺

模具行业的统计资料显示，目前国内外铝、镁合金压铸模常用的热处理工艺有：调质+淬火、回火+氮碳共渗；调质+氮碳共渗等复合热处理工艺。采用复合热处理工艺可使模具获得较高的使用寿命。

实例 3Cr2W8V钢制铝合金压铸模，外形尺寸为100mm×100mm×300mm，原热处理是在箱式电阻炉中进行的，其工艺为：860℃×2h退火，炉冷；1050℃×0.5h淬火，油冷；620℃×2h×2次回火，处理后模具硬度为46～48HRC，在生产中有近10副模具寿命小于1万次，很多模具在使用约2万次即出现早期破裂，且有铝合金粘模现象，严重影响了压铸件的表面质量。

改进后的热处理工艺为调质+淬火、回火+氮碳共渗：调质为1050℃×40min淬火+560℃×1h回火；淬火、回火在65kW真空炉中进行，980℃×0.5h亚温淬火，油冷，450℃×2h回火；在LD-275型离子渗氮炉中进行氮碳共渗，渗剂采用NH₃+CO₂，气压为1500～1800MPa，共渗温度为（560℃±10）℃，保温2～3h，扩散60～70min，炉冷至200℃以下出炉空冷，共渗层深度为50～100μm，表面硬度为750～800HV。改进后的模具寿命达3万次以上，并明显减少了粘模现象。

9.正确安装与使用模具

（1）保证装配质量 在装配模具时，若模具镶块与模体之间没有紧密接触，而是线接触或点接触，则使镶块受力不均匀，容易导致镶块过早开裂。

（2）模具的预热与去应力回火 压铸模在使用前，应进行300℃左右的预热，以减少模具的内外温差，降低内应力并提高韧性，可采用喷枪预热，喷枪距离模具应控制在200～250mm。

在模具服役过程中进行去应力回火，以消除内应力，其回火温度应比原来模具的回火温度低30～50℃。例如：采用3Cr2W8V钢制铝合金压铸模，在服役过程中进行去应力回火，可提高模具寿命1～2倍；H13钢制铝合金压铸模，在压铸一定量后进行硫氮碳共渗，在消除应力回火的同时进行补渗，模具寿命明显延长。

（3）模具的润滑与冷却 为了减少压铸模具的磨损，避免模具在使用过程中的温度过高，采用适当的润滑剂和通水冷却也是提高压铸模具寿命的有效措施。

在型腔表面涂覆矿物油或石墨润滑油剂后，在500～550℃炉中加热30～60min，可在型腔表面形成黑色保护膜，减少铝合金压铸模粘模现象。