塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。
中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。
1.3 模具选材
1.3.1满足工作条件要求
1．耐磨性 ：坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
2．强韧性 ：模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。 模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。 3．疲劳断裂性能 ：模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
4．高温性能 ：当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
5．耐冷热疲劳性能 ：有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
6．耐蚀性 ：有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
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1.3.2满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。 1．可锻性 ：具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
2．退火工艺性 ：球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。
3．切削加工性 ：切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。 4．氧化、脱碳敏感性 ：高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。
5．淬硬性 ：淬火后具有均匀而高的表面硬度。
6．淬透性 ：淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。 7．淬火变形开裂倾向 ：常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。 8．可磨削性 ：砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
1.3.3满足经济性要求
在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。 另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。
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1.4、合金元素对钢性能的影响
在现代工业生产中，含合金元素的钢已被广泛的采用，这是因为他们不但有较好的物理、化学性质，更重要的是它的机械性能也大为改善，特别是强度、韧度等有显著的增加。而且它具有优越的热处理性能；同时，热处理能十分显著的改善和加强他的机械性能。因此，我们必须详细的了解各个合金元素对钢在热处理时的影响。
现将本实验试样40Cr（化学成分见下表1-1）各个元素对钢在热处理时的影响分述如下：
40Cr钢的化学成分（GB/T3077-1999）ω/%
C 0.37～0.45 Si 0.17～0.37 Mn 0.50～0.80 Cr S 0.80～1.10 ≤0.030 P ≤0.030 Ni ≤0.25 Cu ≤0.030 表1-1 40Cr钢的化学成分
（一） 碳（C）的影响
从铁碳平衡图中，我们能清楚的看到，钢随着含碳量的增加，钢的基本组织不同，而且在加热与冷却时，组织转变的温度也不相同。纯铁在加热与冷却过程中，仅发生晶格的变化（同素异形转变）。所以热处理时其机械性能几乎不发生影响。但是随着含碳量的增加，热处理将发生显著地作用。如亚共析钢随着含金量的增高，淬火后强度、硬度都有显著提高；同时含碳量的多少也确定了钢的热处理工艺。例如亚共析钢随着含碳量的增加，它的A3逐渐降低，因而退火、正火、淬火的加热温度都随之降低。而过共析钢的正火温度随着含碳量的增高而增高，但淬火温度都是在Ac1以上30-50摄氏度。而且随着钢中含碳量的增加，淬透性也有所提高，工件淬火后引起的变形也就越大，增加淬火时的困难；同时含碳量增加，使马氏体点下降残余奥氏体的数量增加。如低碳钢淬火后几乎不含残余奥氏体，而高碳钢则含大量残余奥氏体。 （二） 铬（Cr）的影响
铬为碳化物形成元素。它能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性；阻止晶粒长大，增加钢的淬透性，降低钢的临界冷却速度。因而，使钢在热处理时，退火、正火、淬火的加热温度与所提高。并使它在油中便能淬硬。
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但他降低了钢的马氏体点，因而增加了钢残余奥氏体量。使钢的奥氏体不稳定区域变为700-500℃和400-250℃。提高了钢的硬度和强度，增加了钢在高温回火时强度降低的抗力。 （三）镍（Ni）的影响
Ni能强化铁素体，降低钢的Ac1和Ac3点，从而使热处理时的退火、正火、淬火的加热温度有所降低。增加了奥氏体的稳定性，降低了钢的临界冷却速度，对钢的淬透性略有增加；但它降低了钢的马氏体点，增加了钢的残余奥氏体量。对钢的强度和硬度有所提高，但阻止晶粒长大的作用不明显。 （四）硅（Si）的影响
Si能升高Ac1和Ac3点，从而使热处理时的退火、正火、淬火的加热温度增高。能增加奥氏体的稳定性，降低临界冷却速度，增加钢的淬透性很多，故能使Si合金钢在油中淬硬。对钢的马氏体区域有什么影响，增加残余奥氏体数量不多。对钢的强度、硬度增加不多，但却增加了钢的回火脆性和过热与脱碳的敏感性。
（五）锰（Mn）的影响
Mn为碳化物形成元素。他降低钢的Ac1和Ac3而使钢在热处理时的温度有所降低。增加奥氏体的稳定性，降低钢的临界冷却速度，同时增加钢的淬透性，但它使残余奥氏体量增加。可以减少钢在淬火时的变形和增加钢的强度和硬度。使钢的回火脆性与晶粒长大的作用增大。 （六）硫（S）的影响
硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 (七) 铜(Cu)和硼(B)的影响
（1） 铜在合金钢中，使钢的Ac3下降，即使热处理的加热度降低；铜还能增加钢的淬透性和增加钢的强度。
硼为钢中的微量元素，一般仅在0.001-0.005%之间，它能增加钢的淬透性，提高钢的热处理温度，而且能提高钢的强度与硬度。
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1.5 实验目的及意义
1.5.1、实验目的
1、熟悉钢的常用热处理方法及工艺要点；
2、掌握使用热处理的各种器材仪器；
3、在淬火温度及变量相同的情况下回火温度对硬度的影响； 4、认识合金元素对钢的热处理的影响；
5、了解金相试样的制备过程及方法，学会正确使用显微镜观察试样的显微
组织；
6、通过金相试样制备、显微观察得出微观组织；对组织进行分析研究。 1.5.2、实验意义
1.5.2.1、热处理实验的意义
热处理是将材料在固态下采用适当的方式进行加热,保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺方法。
1、通过适当的热处理能显著提高钢的力学性能，以满足零件的使用要求和
延长零件的使用寿命；
2、通过热处理能改善钢的加工工艺性能(如切削加工性能、冲压性能等)，
以提高生产率和加工质量；
3、通过热处理还能消除钢在加工（如铸造、焊接、切削、冷变形等）过程
中产生的残余应力，以稳定零件的形状和尺寸。
此外，有时还采用表面强化技术，以进一步提高钢的表面硬度和耐磨寿命。 1.5.2.2、磨片实验的意义
我们研究金属材料的力学性能就是在研究其内部组织，金属材料的微观组织决定了材料的各种性能，改变金属材料的化学成分或通过各种热处理工艺方法，能改变金属材料的组织结构，从而可以达到改变其性能的目的。
因此，了解金属材料的组织结构及其变化规律对于掌握金属材料及其性能有着必要的意义。
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