模具制造工藝根據(jù)工況要求，由材料選用、熱加工成坯、冷加工成型、熱處理強化、精加工、裝配構(gòu)成工藝體系。當(dāng)工作環(huán)境有新的要求，或廠家為了降低成本，上述工藝環(huán)節(jié)可進行重組，形成新的工藝體系。

　　在模具制造工藝體系中存在諸多無耐之舉。為了提高大型模具的淬透性，必須采用高淬透性材料，以便淬硬模具工作層。高淬透性材料只有高合金鋼，該材料冶金、熱加工、熱處理工藝都很復(fù)雜，冷加工也有較大難度，造成模具制造成本提高。為了減輕這些因素的影響，某些只需局部強化的模具便采用高合金鋼鑲嵌模塊，基體則采用普通材料，做成組合模具，這樣一來便帶來模具精度的降低。

　　一、激光相變強化的金屬材料學(xué)

　　激光表面強化技術(shù)基于激光束的高能量密度加熱和工件快速自冷卻兩個過程，在金屬材料激光表面強化中，當(dāng)激光束能量密度處于低端時可用于金屬材料的表層相變強化，當(dāng)激光束能量密度處于高端時，工件表面光斑處相當(dāng)于一個移動的坩堝，可完成一系列的冶金過程，包括表層重熔、表層增碳、表層合金化和表面熔覆。這些功能在實際應(yīng)用中引發(fā)的材料替代技術(shù)，將給制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

　　所謂激光相變強化，是以激光束快速掃描工件，受熱層在光斑移開時，由于工件基體的熱傳導(dǎo)作用使溫度達(dá)到臨界點以上的受熱層發(fā)生相變，完成相變強化過程。相變強化工藝具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點，可根據(jù)不同材質(zhì)、工件熱容量大小、以及激光處理工藝參數(shù)的不同，實現(xiàn)硬度、層深可控。強化層深度，根據(jù)試驗實測，鋼為0.7-lmm，鑄鐵為0.35—O.65mm。

　　在傳統(tǒng)熱處理工藝中影。向強化效果的技術(shù)因素，在激光相變強化中所起的作用發(fā)生很大變化。

　　1.淬透性

　　淬透性對于傳統(tǒng)整體淬火工藝來說是個至關(guān)重要的技術(shù)指標(biāo)，它決定該材料是否能夠得到淬火組織，實現(xiàn)強化目的；而對于激光表面相變強化來說，該指標(biāo)無關(guān)緊要。

　　以大量使用的結(jié)構(gòu)鋼45鋼和高速工具鋼W18Cr4V為例，45鋼奧氏體最不穩(wěn)定的溫度是550℃左右，此時孕育時間約1s，如在1s之內(nèi)沒能越過550℃，奧氏體便開始分解并轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w；W18Cr4V鋼奧氏體最不穩(wěn)定的溫度是750℃左右，此時孕育時間約8min左右，如在8min之內(nèi)能越過750℃，奧氏體便可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體。

　　在激光淬火中，當(dāng)用D＝5mm的光斑，υ＝1200mm／min速度掃描時，一個固定點的加熱時間是0.2s。

　　據(jù)現(xiàn)場測試，鋼質(zhì)件經(jīng)0.2s加熱可使距表面O.7—1mm處的溫度升到Ac3臨界溫度以上；反過來，當(dāng)工件的熱容量足夠大時，被加熱工件將以104—100℃／s的冷卻速度從Ac3臨界點溫度冷卻到馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度Ms以下。

　　所以不要說W18Cr4V的480s左右的孕育時間，就是45鋼的1s左右孕育時間，對于奧氏體越過珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)域，完成馬氏體相變也綽綽有余。所以說，淬透性對于激光表面相變強化來說無關(guān)緊要。

　　2.彌散強化和畸變強化

　　激光相變強化是以高能量密度的激光束照射工件表面，使需要強化的部位瞬間吸收光能，溫度急劇上升，形成奧氏體，此時基體處于冷態(tài)，與加熱區(qū)之間有極高的溫度梯度，當(dāng)停止激光照射，加熱區(qū)因急冷而發(fā)生淬火，使金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。

　　在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體，表面層的奧氏體化時間約o.2s，最里層則是瞬間的，不管是表層,還是里層，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機會。彌散的奧氏體晶粒，形成彌散的馬氏體相，使馬氏體具有晶格強化的同時具有彌散強化效果。

　　而且，在激冷條件下形成的馬氏體晶格，比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度。與此同時，殘余奧氏體也獲得極高的位錯密度，從而使金屬材料具有畸變強化效果，強度大大提高。

　　3.無氧化脫碳淬火

　　在傳統(tǒng)熱處理中，模具在加熱過程如沒有保護措施，便會發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，使模具的硬度、耐磨性、使用性能