深冷处理H13钢铝型材热挤模具的应用
提出H13钢铝型材热挤压模具在常规热处理、淬化、回火后进行深冷算是
（-196?）+（100-150?）回火，然后按常规
方法
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氧化的新工艺。按该工艺处理的
成套模具使用结果证明：经过深冷处理对H13钢铝型材热挤压模具使用寿命得到进
一步的提高因此增加型材的生产量和产品质量具有很大的潜力。
H13(4Cr5MoSiV1)钢是国外广泛应用的一种热作模具钢。在我国近几年来H13钢被普遍推广用于制造铝型材热作模具。 铝型材热挤压模具在生产过程中受高温
00（450C-520C），高压及铝材的剧烈摩擦作用，模具的失效主要是由于磨损和热疲
劳，以及热处理不当,导致早期失效（如断裂、软、塌、缺等因素）。目前，国内模
具平均使用寿命与国际先进水平还存在一定的差距。热处理技术和表面处理技术的
落后是造成模具寿命低的主要原因。大力发展、开发新的热处理工艺和各种表面处
理技术，改善模具性能的研究方兴未艾。深冷处理工艺是热处理工艺的发展，它作
为一种强韧化技术，具有明显提高材料（工模具）的耐磨性，提高钢的材料力学性
能，改善热处理质量等工艺特点，因而受到重视。
显然深冷处理技术作为强化模具基体，改善热处理质量，校正热处理的偏差，
与各种表面处理（氢化）技术的配合，却能成倍的提高模具的寿命，文献（4）就报导
了经过深冷处理，提高热作模具的使用寿命，在实际生产中使用寿命增加2倍，文（5）献作了H13钢深冷处理后的耐磨性提高三倍的报导。基于上述的观点我们开展了
深冷处理H13钢热作模具的工作。
深冷处理技术是一种改善金属材料性能的新工艺，其热处理的工艺规范和深冷
处理工艺如图（1）所示。深冷处理使H13合金钢的组织发生以下三个变化：1）残余奥氏体一部分乃至全部转变成马氏体；2）残余奥氏体的残余部分组织相对稳定，
其组织内部踤化，所以得到强化，对韧性作出贡献；3）马氏体的晶界，晶界边缘，
晶界内部分解，细化，析出大量超细微的碳化物。材料的力学性能得到三个方面的
提高：材料的韧性改善，冲击韧性高；基体抗回火稳定性和抗疲劳性得到提高；抗
磨粒磨损的性能得到提高。从而达到了强化基体，改善热处理质量，减少回火次数，
延长模具寿命的目的。
1
试验工件是由成都快雁工业公司提供的8件四套H13钢铝型材挤压模。工件经
机械加工，但未进行精细加工，按两种低温回火工艺编号为：
(1) GL/8603/80/A/B/KY018；QM760/A/BKY108
(2) GL/8603/A/B/KY018；QM760/A/BKY018
模具常规热处理工艺： 104000C淬火580C（两次）回火，氮化。
模具常规热处理+深冷处理工艺：
0000（1） 1040C淬火580C两次回火，深冷（-196C×24h），150C×30min回火，
氮化
0000（2） 1040C淬火590C两次回火，深冷（-196C×24h），100C×30min回火，
氮化
深冷处理是在YZK-II型低温处理上一次完成的。
深冷处理工艺(2)的两套模具由快雁工业公司送交铝型材厂生产使用，结果其
中一套生产出合格型材7.5吨，该公司自己试用的模具认为效果不错；另一套为2吨。工艺(1)的两套模具在广汉团结铝型材厂使用。目前，生产量已经达到6吨/套。从负责生产的戴总处得知：快雁公司的模具在该厂按所生产型材壁厚0.1mm偏差的质量
标准
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计算，一般只能达到生产出铝型材4-5吨的水平；经过深冷处理的两副模
具已经超过上述产量水平。拉出的型材产品质量优良，主要表现在型材光洁度高，
截面均匀性好，在快雁工业公司提供给团结铝型材厂使用的模具中，经过深冷处理
的两副模具质量最好。实验结果基本
说明
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，按深冷处理工艺（1），处理H13钢铝型材热作挤压模具，能提高使用寿命20%以上。
在2001年10月既无任何资金的来源情况下，与模具生产厂家协作开展了这项
工作，已经取得的结果是令人高兴的：其一是在取得的成果工业化生产的H13钢模具的深冷处理的实验研究，国内尚未有人涉及，我们调研了近10年的文献资料，国内主要是在GCr15、Cr12系列高速钢、工具钢3Cr2W8V开展了大量的重复论证的
深冷处理结果，出现上述原因：我本人认为是大多数的专家、学者都认为H13钢具有较高的韧性和耐冷热疲劳兼容性较好的钢种，而把主要的工作重点放在了各种表
面处理及各种渗氮方法上。
但是我们的结果说明深冷处理H13钢模，对其模具的力学性能和使用寿命的提
高具有很大的潜力。由于经费等诸多原因，该工作尚需要进一步的开展如下工作：
1．进一步的开展H13钢铝型材挤压模具的深冷处理工艺的研究。
2．
总结
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深冷处理对模具的使用寿命的提高。
3．深冷处理模具后的与每次氮化后的产量比较（四川一套模具是要氮化5次）
4．在提高寿命的基础上探索总结中深冷处理工艺的最佳工艺。
5．对H13钢材料的深冷处理后的材料机械性能研究即不同热处理工艺的机械
2
性能测量，σ、σ、σ、φ、d、HRC等材料参数的测量。 nsk
在铝型材的制造生产过程中，需要大量的成批、成套的热作模具，用于铝型材的
加工和生产。模具质量的优劣直接影响企业的经营状况，利用深冷处理技术的处理
成本低可规模化，操作简便的优势，大量的成批处理模具，提高模具的使用寿命，
增加企业的经济效益。所以低温改性技术在铝型材热挤压模具行业中得到应用，取
得良好的经济效益，得到推而广之是十分自然的。
参考资料
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2、 刘昭全 一种自动控制的液压式低温改性处理机（J）真空与低温.2002.（3）；174-176
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浙公网安备 33021202002483