近年来,模具钢板坯,尤其塑料模具钢板坯的需求量越来越大,同时其质量、品种规格要求也更高。目前模具钢坯生产的主要要求是预硬化、大型化、高纯度,模坯一般以调质状态交货。在现行的热处理技术下,200mm厚度以下板坯水、油浸淬易变形、开裂,空淬组织硬度差。研究开发微变形、无裂纹、组织硬度分布均匀且环境友好的板坯热处理方式及装置迫在眉睫。本文中根据模具钢板坯的热处理要求,构思并设计出了一套摇摆式喷水淬火系统。用该系统对718塑料模具钢90mm厚板坯进行了喷淬试验,初步了解了其性能。同时对718钢200mm厚板坯实施浸水淬火与喷淬进行工艺对比,试验证明喷淬的板坯硬度分布更加均匀。建立了合金钢淬火瞬态温度场计算模型,利用718塑料模具钢板坯喷淬数据,运用有限元方法估算出喷淬的换热系数。继而进行了KAK80钢180厚板坯的喷淬试验,检验并修正了喷淬的换热系数,最终确定喷淬的换热系数约为水介质浸淬换热系数的0.6倍。在高合金塑料模具钢3Cr17NiMo板坯的喷淬过程中,首先利用瞬态温度场模型计算出板坯冷却曲线,确定各规格板坯所需最隹冷却时间;然后根据3Cr17NiMo高淬透性的特点,按照每喷淬30秒停喷15秒的间歇式喷淬方法进行喷淬,直至累计喷淬时间达到最佳冷却时间。按照此工艺喷淬的100mm以下的3Cr17NiMo板坯硬度分布均匀,弯曲变形量小。以喷水淬火代替空淬、油淬和水淬工艺,具有变形小、冷速可控、环境友好等优点,完全避免了模具钢板坯空淬淬不透,油、水淬易变形开裂的现象。此喷水淬火系统适用的模具钢种类覆盖低、高合金钢,如P20、718、NAK80、3Cr17NiMo等,具有较高的推广价值。