真空淬火技术是近年来发展起来的新工艺。利用此工艺对微间隙冲裁模具进行处理。能达到模具的高硬度、高耐磨、微变形，高寿命等苛刻要求。所谓微间隙冲裁模具，泛指凸凹模配合的双面间隙在0.003～0.01mm间的冷冲裁模具。

我厂生产的碱性蓄电池，其极板骨梁系采用厚度为0.05mm或0.10mm的薄钢带制造。首先将薄钢带在300～600次/min的高速冲床上冲出直径为φ2mm的密排小孔，制成极板骨架，然后再经一系列工序制成极板。因极板需要量极大，故骨架冲孔模具便成了决定产品产量和质量的关键模具。

模具工作时，一因被冲裁带材太薄，且孔缘不允许出现毛刺（飞边），故凸凹模配合间隙必须控制在0.01mm以下；二因凹模长度尺寸较大（230mm），φ2mm首孔与尾孔间中心距不能改变，所以凹模热处理后弯曲变形及长度变形均须控制在0.08mm以下；三因模具须承受高速冲床的服役条件，故要求模具有高硬度、高耐磨、微变形和高寿命。

这时若使用常规的盐浴炉淬火，不能满足变形要求，为此我厂采用了真空炉进行淬火处理。

真空淬火工艺是近年来飞速发展起来的一项新技术，与普通淬火相比，具有工件淬火后表面光亮、无氧化、无脱碳、无增碳、变形小、硬度均匀、综合机械性能好、无公害、劳动条件好等特点。这一切也在我们的生产实践中得到了充分证实。因此可以说，真空热处理是工件及模具热处理的发展方向。

骨架冲扎模凹模材料选用Cr12MoV钢，热处理工艺方案如图：

真空室内，每炉次装入两块凹模，两块凹模的工作面（小孔内径中2mm的面）相背，使得每块凹模的工作面面向加热体。开启其空泵，抽真空至4pa以下，通电升温至工艺温度，经一段时间保温后，关泵停止

抽气并同时开启充气阀充入氩气，到真空室内氩气压力略高于一个大气压时，真空室下部活门自动打开，凹模在氩气包围中因自重跌入油槽淬硬，同时停止充氩气。待凹模冷却至100℃以下时转入硝盐浴炉回火，处理后的凹模硬度为HRC58～62。

淬火与回火工艺温度的选定

Cr12MoV系高碳高铬钢，具有淬透性高、体积变量小、耐磨性高等优点，缺点是共晶碳化物易偏析，易发生淬火异常变形及脆化。一般来说，Cr12MoV钢采用低温淬火（950~1000℃）及低温回火（～200℃），可获得高硬度和较高韧性，而抗压强度稍低采用中温淬火（1030℃）及中温回火（460℃）可获得较好的强韧性、抗断裂能力提高，采用高温淬火（1100℃）及高温回火（500～520℃）可获得较高硬度与抗压强度，但韧性太差;变形量随淬火温度高而加大。

对于骨架冲孔凹模，既考虑其综合机械性能指标，义要兼顾把变形量控制在最小限度，故制订了预热→低温淬火→低温回火的热处理工艺方案。此工艺方案若仍用盐浴炉加热淬火，大部分工件将满足不了变形要求，改用真空加热淬火后，成品合格率达100%。

保温时间的选定

在真空状态下，加热主要靠热辐射完成，由于辐射线具有方向性，故工件向辐射面的表面较快被加热，背辐射部分和工件芯部主要靠工件本身的热传导实现加热，因此，工件在真空炉中的加热速度要比一般的箱式电阻炉或盐浴炉缓慢，工件的实际温度比炉温要低一些。因此为保证工件的均匀加热;保温时间应长于盐浴炉和箱式炉加热。据大量文献资料介绍，真空淬火加热保温时间应为盐浴淬火加热保温时间的4～6倍。此外，由于面向加热体的面和背向加热体的面有一定温度差，有文献介绍该温差约在4～10℃之间，所以为了保证凹模工作面的淬火硬度，我们每炉次处理两块凹模，并将两者的工作面相背，以使其面向加热体。

真空度的要求

在真空状态下加热时，为了不致Cr元素从工件中蒸发造成表层贫Cr而使淬火硬度下降，我们用真空机组的前级机械泵，将真空度维持在4～0.1Pa，实践证明，这已经能充分满足使用要求。

工件原始光亮度愈高，则经真空淬火后的光亮度也愈高，对于模具的工作面，光亮度能够满足使用要求就够了。影响真空油淬工件表面的光亮度的主要原因为∶淬火前充入真空室内氩气所含杂质（氧气、水分等）的污染和淬火油的污染。

在其它加工工艺相同、服役条件相同的前题下，经真空淬火处理的凹模比盐浴淬火处理的凹模服役寿命提高了4～6倍，与国外许多文献介绍的实例吻合。其原因如下∶

1.模具表面无氧化、无脱碳

工件表面的氧化会使表层及晶间生成氧化物，受力时易在表层产生裂纹，裂纹的扩展将导致工件失效;同样，工件表面脱碳后与芯部材料成份不同，淬火时表面可能出现屈氏体、珠光体或铁素体，而芯部生成马氏体，造成极大组织应力。在外力作用下，表层易生裂纹，导致工件失效，加之表层硬度低、耐磨性差，更使工件提早失效。而真空淬火能确保工件表面无氧化、无脱碳，这是提高工件服役寿命的关键所在。

2.真空脱气、脱脂的净化作用

金属中极微量的气体元素∶氮、氢、氧及其化合物，在晶界上沉积将剧烈降低其机械性能，尤其是韧性和疲劳强度。而工件在真空状态下加热时，金属中的微量气体元素将向表层扩散，由表面逸出，并由真空泵排出。同时真空加热也逸散了金属表面的微量氧化物，使处理后工件表面净洁光亮，表面净化效应有利于工件综合机械性能指标提高。

3.真空热处理减小了变形

真空加热主要以辐射方式导热，工件的升温速度缓慢，表芯温差小，工件各方向胀缩一致，组织转变均匀，从而减小了热应力及组织应力引起的变形。真空淬火的变形量约为盐浴淬火变形量的为1/3~1/10，满足了原设计提出的苛刻变形要求。

4.显微组织好

在金相显微镜下观察，经真空热处理后的工件，比之盐浴处理，表层显微组织致密、均匀、碳化物分布均匀，晶粒度较细、残余奥氏体量减少，工件硬度均匀，从未发现过软点，使得工件的机械性能指标提高，延长了使用寿命。

设备选择：SIMUWU公司生产的VOGQ系列真空油淬炉炉是处理此类真空淬火工艺的优质产品，良好的温控精度和温控均匀性确保了真空淬火过程的有效进行。SIMUWU拥有十多年的销售制造经验，远销欧美亚洲发达地区，是广受好评的真空炉产品。