1. 模具预处理
模具检查与清洁
模具真空热处理加工在进行真空热处理之前，需要对模具进行全面检查。查看模具是否有明显的裂纹、砂眼、表面损伤等缺陷。对于存在缺陷的模具，需要评估这些缺陷是否会影响热处理效果或模具的最终使用性能。例如，表面微小的裂纹在热处理过程中可能会因热应力而扩展，所以需要提前修复或判定是否报废。
清洁模具是非常关键的一步。要彻底清除模具表面的油污、铁锈、切削液残留等杂质。通常采用有机溶剂清洗、超声波清洗等方法。有机溶剂如汽油、丙酮等可以有效溶解油污，超声波清洗则利用高频振动在清洗液中产生微小气泡，这些气泡在接触模具表面时破裂，产生的冲击力能将污垢剥离。
尺寸测量与记录
使用量具（如卡尺、千分尺、三坐标测量仪等）精确测量模具的关键尺寸。这些尺寸包括模具的外形尺寸、型腔尺寸、孔径尺寸等。记录下这些原始尺寸，因为在热处理过程中，模具会发生尺寸变化，这些数据对于后续判断模具是否变形以及变形量是否在允许范围内非常重要。
2. 装炉
选择合适的工装夹具
模具真空热处理加工根据模具的形状、尺寸和重量，选择合适的工装夹具。工装夹具的作用是将模具稳定地放置在真空炉内，确保模具在加热和冷却过程中位置固定，并且能够均匀受热和冷却。例如，对于形状复杂的模具，可能需要使用专门设计的夹具来支撑其不规则部分，防止在加热过程中因重力作用而变形。
工装夹具的材料也很重要，要选择在真空环境下性能稳定、不会与模具发生化学反应且热导率高的材料，如石墨、钼等。
模具放置方式
模具在真空炉内的放置方式要考虑到热传递的均匀性。一般尽量避免模具相互堆叠，以保证每个模具都能充分接触加热环境。对于大型模具，可能需要单独放置，并且在周围预留足够的空间，以便热空气能够均匀地环绕模具。对于小型模具，可以采用合适的排列方式，如均匀分布在炉床上，或者分层放置在特制的托盘上。
3. 真空环境建立
抽真空操作
关闭真空炉炉门后，启动真空泵系统。真空泵会逐渐抽出炉内的空气，降低炉内气压。一般真空炉可以达到的真空度在 10⁻³ - 10⁻⁵帕之间。在抽真空过程中，要注意观察真空度的变化情况，确保真空系统正常工作。如果真空度达不到要求，可能是炉体密封不良或者真空泵出现故障，需要及时检查和维修。
真空度检测与维持
使用真空计对炉内真空度进行实时检测。在整个热处理过程中，要维持炉内的真空状态。因为在真空环境下，可以减少模具表面的氧化和脱碳现象，同时也有利于提高模具的加热和冷却速度。如果在热处理过程中真空度下降，可能会导致模具表面质量下降，需要及时查找原因并采取措施，如检查炉体是否有泄漏点，或者真空泵的抽气能力是否下降。
4. 加热过程
加热速度控制
模具真空热处理加工根据模具的材料、尺寸和形状，设定合适的加热速度。不同的模具材料（如高速钢、模具钢等）有不同的热导率和热膨胀系数，加热速度过快可能会导致模具内部产生过大的热应力，从而引起变形或开裂。对于形状复杂、尺寸较大的模具，通常采用较慢的加热速度。例如，一些大型模具钢模具的加热速度可能控制在 10 - 20℃/min。
在加热过程中，通过炉内的加热元件（如石墨加热棒、钼丝等）对模具进行加热。加热系统会根据设定的加热程序自动调节加热功率，以确保加热速度的稳定。
加热温度设定与控制
根据模具的热处理工艺要求，设定合适的加热温度。不同的模具热处理工艺（如淬火、回火等）有不同的温度范围。例如，对于一些冷作模具钢，淬火温度可能在 1000 - 1100℃之间。通过温度传感器（如热电偶）对炉内温度进行精确测量和反馈控制，使炉内温度保持在设定的温度范围内。当炉内温度接近设定温度时，加热速度会逐渐减慢，以避免温度超调。
5. 保温阶段
保温时间确定
保温时间的长短取决于模具的材料、尺寸和装炉量等因素。一般来说，模具材料的合金成分越复杂、尺寸越大、装炉量越多，保温时间就越长。保温的目的是使模具内部的组织充分均匀化。例如，对于一些高合金钢模具，保温时间可能需要数小时，以确保合金元素在模具内部均匀分布，为后续的冷却转变做好准备。
温度均匀性监测
在保温过程中，继续使用温度传感器监测炉内不同位置的温度，确保模具各部分的温度均匀。如果发现温度不均匀，可能是加热元件故障或者模具放置位置不当导致的。此时需要及时调整加热功率或者模具的位置，以保证温度的均匀性，避免因局部过热或过冷而影响模具的热处理质量。
6. 冷却过程
冷却方式选择
根据模具的热处理工艺要求，选择合适的冷却方式。常见的冷却方式有油冷、气冷和盐浴冷却等。油冷速度较快，适用于一些需要获得较高硬度的模具，但油冷可能会导致模具产生较大的热应力。气冷速度相对较慢，适合对变形要求严格的模具。盐浴冷却则可以获得比较均匀的冷却效果，但需要注意盐浴的成分和温度控制。
在冷却过程中，要严格控制冷却速度。对于形状复杂的模具，可以采用分级冷却或等温冷却的方法，以减少热应力和组织应力。例如，先在较高温度下进行一次快速冷却，然后在稍低温度下进行缓慢冷却，或者在某一特定温度下进行等温保持，使模具内部组织转变均匀。
冷却速度控制
通过控制冷却介质的流量、温度和压力等参数来控制冷却速度。例如，在油冷时，调节油的循环速度和油温；在气冷时，控制气体的流量和温度。同时，要注意观察模具在冷却过程中的变形情况，因为过大的冷却速度可能会导致模具变形或开裂。如果发现模具出现异常变形，应立即停止冷却，采取措施进行调整。
7. 出炉及后续处理
出炉操作
当模具冷却到合适的温度后，打开真空炉炉门，将模具取出。出炉时要注意防止模具因温度变化而产生新的变形。一般可以让模具在炉口停留一段时间，使其缓慢适应外界环境温度，然后再用合适的工具将模具转移到冷却架上。
清洗与回火（如果需要）
取出后的模具表面可能会附着一些冷却介质（如油、盐等），需要进行清洗。对于油冷后的模具，可以使用有机溶剂或专用的清洗剂进行清洗。清洗后，根据模具的热处理工艺要求，可能需要进行回火处理。回火可以消除模具在淬火过程中产生的内应力，提高模具的韧性和尺寸稳定性。回火温度和时间根据模具材料和具体工艺要求设定，一般回火温度在 500 - 600℃之间，回火次数可能为 1 - 3 次。
质量检测
对热处理后的模具进行质量检测。检测内容包括硬度测试、金相组织检查、尺寸精度测量等。硬度测试可以使用洛氏硬度计、维氏硬度计等设备，检查模具是否达到了预期的硬度要求。金相组织检查则通过金相显微镜观察模具内部的组织结构，判断是否符合热处理工艺标准。尺寸精度测量可以与热处理前的记录数据进行对比，确定模具是否发生变形以及变形量是否在允许范围内。只有通过质量检测的模具才能投入使用。
