模具材料及热处理课件

模具材料及热处理课件常見模具材料及熱處理常見模具材料及熱處理PCEBG MIBG DT(II)沖模廠沖模廠 講師講師:馬勝忠馬勝忠2007.01.30 C版版模具標准模具標准系列之六系列之六模具材料及热处理课件目目 錄錄一一、鋼材簡介鋼材簡介二二、公司模具材料的簡介公司模具材料的簡介三三、熱處理基礎知識熱處理基礎知識四、模具零件失效四、模具零件失效模具材料及热处理课件一、鋼材的簡介模具材料及热处理课件1.1.按用途分類按用途分類:(1).結構鋼結構鋼:A.工程構件用鋼工程構件用鋼;B.機器零件用鋼機器零件用鋼:B-1.調質鋼調質鋼;B-2.彈簧鋼彈簧鋼 (60Si2Mn);B-3.滲碳、氮化鋼滲碳、氮化鋼;(Cr12,Cr18Ni9Ti)B-4.滾動軸承鋼。滾動軸承鋼。(2).工具鋼工具鋼:A.刃具鋼刃具鋼;B.量具鋼量具鋼;C.模具鋼模具鋼:C-1.C-2.(3).(3).特殊性能鋼特殊性能鋼:A.A.耐蝕鋼耐蝕鋼;B.B.耐熱鋼耐熱鋼;C.C.耐磨鋼耐磨鋼;冷作模具鋼冷作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼一一、鋼材的分類鋼材的分類模具材料及热处理课件2.2.按鋼的化學成份分類按鋼的化學成份分類:(1).(1).碳素鋼碳素鋼;A.普通碳素鋼普通碳素鋼(A0A5)B.碳素結構鋼碳素結構鋼(05/05F70)C:碳素工具鋼碳素工具鋼(T7T13,T13A)(2).(2).合金鋼合金鋼:A.低合金鋼低合金鋼(合金元素合金元素5%);(9Mn2v,9CrWMn)B.中合金鋼中合金鋼(合金元素合金元素510%);(5CrWMn,5CrW2Si)C.高合金鋼高合金鋼(合金元素合金元素10%)（Cr12MoV,Cr12)3.3.按碳含量分類按碳含量分類:(1).(1).低碳鋼低碳鋼(C0.25%);C0.25%);(2).(2).中碳鋼中碳鋼(C0.250.6%);C0.250.6%);(3).(3).高碳鋼高碳鋼(C0.6%)C0.6%)。模具材料及热处理课件1.冷作模具鋼冷作模具鋼2.熱作模具鋼熱作模具鋼模模 具具 鋼介紹鋼介紹模具材料及热处理课件1.11.1冷作模具鋼的性能特點冷作模具鋼的性能特點:A.高的硬度、強度和耐磨性高的硬度、強度和耐磨性;B.足夠的韌性足夠的韌性;C.熱處理變形小熱處理變形小;D.良好抗回火穩定性良好抗回火穩定性,熱處理變形小熱處理變形小1.21.2化學成分特點化學成分特點:A.高碳高碳1.0%以上以上;B.加入較多的鉻、錳、鎢、鉬、釩等加入較多的鉻、錳、鎢、鉬、釩等1:1:冷冷 作作 模模 具具 鋼介紹鋼介紹模具材料及热处理课件1.31.3常用冷作模具鋼常用冷作模具鋼:A.A.冷作模具用碳鋼冷作模具用碳鋼:T8T8、T10AT10A、T12A;T12A;B.B.冷作模具用低合金鋼冷作模具用低合金鋼:CrWMnCrWMn、9Mn2V9Mn2V等等;C.Cr12C.Cr12型高碳高鉻鋼型高碳高鉻鋼:Cr12MoV Cr12MoV、Cr12Cr12、SKD11SKD11、SLDSLD等等;D.D.高碳中鉻型冷作模具鋼高碳中鉻型冷作模具鋼:Cr6WV;Cr6WV;E.E.中碳高韌性模具鋼中碳高韌性模具鋼:5:5CrW2Si;CrW2Si;F.F.冷作模具用高速鋼冷作模具用高速鋼:M2;M2;1.41.4熱處理特點熱處理特點:A.A.球化退火球化退火;B.B.淬火淬火+低溫回火低溫回火;C.C.淬火淬火+高溫回火高溫回火;D.D.淬火回火淬火回火+化學熱處理。化學熱處理。模具材料及热处理课件1.5 1.5 公司常用冷作模具材料化學成份公司常用冷作模具材料化學成份模具材料及热处理课件2.12.1熱作模具鋼的性能要求熱作模具鋼的性能要求:A.一定的硬度和足夠的耐磨性;B.在高溫下保持高的強度和良好的衝擊韌性;C.高的淬透性;D.良好的導熱性能;E.優良的耐熱疲勞性能;F.良好的耐蝕性能和抗氧化能力;G.良好的工藝性能。2:2:熱熱 作作 模模 具具 鋼介紹鋼介紹模具材料及热处理课件2.22.2化學成分特點化學成分特點:A.中碳0.40.6%之間;B.加入提高淬透性的元素，鉻、鎳、錳等;C.加入能抑制回火脆性的元素鉬、鎢;D.加入能提高回火穩定性的元素鉬2.32.3常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼:A.熱鍛模具用鋼:5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoV1Si等;B.壓鑄模具用鋼:3Cr2W8V、DAC、SKD61、DIEVAR2.42.4熱處理工藝特點熱處理工藝特點:A.淬火+高溫回火;B.化學熱處理模具材料及热处理课件2.52.5公司常用熱作模具材料化學成公司常用熱作模具材料化學成 模具材料及热处理课件 模具材料及热处理课件2.62.6模具材料價格比較模具材料價格比較材質材質價格價格光板光板毛坯料毛坯料ASP 23ASP 231599159914401440SKH51SKH511206120610601060SKD11SKD11238238194194SLDSLD10mm 44510mm 44510mm 34510mm 34510mm 34510mm 34510mm 28610mm 286Cr12Mo1V1Cr12Mo1V12002001771779CrWMn9CrWMn11811811811845#45#35353232A3A332322727模具材料及热处理课件二、公司模具材料的簡介模具材料及热处理课件1.SS41(JIS)2.SKD11(JIS)3.YK30(SK3)4.SKH-9(JIS)5.P20 6.A37.ASP23 8.45#9.9CrWMn 1:公司常用模具材料公司常用模具材料模具材料及热处理课件2:常見模具材料性能簡介常見模具材料性能簡介 SS41(JIS)為日本鋼材牌號為日本鋼材牌號,相當於相當於中國中國的的A3鋼鋼.A.屬於屬於低碳結構鋼低碳結構鋼.B.含碳量為含碳量為0.30%,不能進行熱處理不能進行熱處理,C.硬度不高硬度不高HRC20;D.塑性較好塑性較好,強度較低強度較低,機械加工性能好機械加工性能好,可以滿足模具中非成形模板性能要求可以滿足模具中非成形模板性能要求.E.適用適用於模具結構中的打背板於模具結構中的打背板,上托板上托板,下托板下托板,上墊腳上墊腳,下墊腳下墊腳,上模座上模座,下模座下模座,夾板等受力不夾板等受力不大的模板和零件大的模板和零件.模具材料及热处理课件 SKD11(JIS)SKD11(JIS)相當於中國的相當於中國的Cr12MoVCr12MoV A.A.冷作冷作模具合金工具鋼模具合金工具鋼.B.B.是是高高C,C,高高CrCr型合金鋼型合金鋼.各元素含量各元素含量 1.70%1.70%C,11.0012.50%Cr,0.400.60%Mo,0.150.30%V.C,11.0012.50%Cr,0.400.60%Mo,0.150.30%V.C.C.高碳高碳保証獲得過飽和的馬氏體保証獲得過飽和的馬氏體(該組織很硬該組織很硬),),以確保以確保 高硬度高硬度,高耐磨性和一定的熱硬性高耐磨性和一定的熱硬性(鋼材在高溫如鋼材在高溫如500500 攝氏度仍能保証足夠的硬度攝氏度仍能保証足夠的硬度).D.D.鉻鉻可以極大地增加鋼的耐磨性能可以極大地增加鋼的耐磨性能,同時還大大改善了同時還大大改善了 鋼的淬透性鋼的淬透性(鋼材淬火後能獲得外部較硬鋼材淬火後能獲得外部較硬,心部較軟心部較軟的的 現象稱為淬透性現象稱為淬透性.淬硬的越多表明淬透性越好淬硬的越多表明淬透性越好).).E.E.鉬釩鉬釩不僅增加回火的穩定性不僅增加回火的穩定性,尚可細化晶粒改善碳化尚可細化晶粒改善碳化 物不均勻性物不均勻性,提高鋼的強度和韌性提高鋼的強度和韌性.正常為正常為HRC58 64.HRC58 64.F.F.適用適用於受力較大的模具成形模板於受力較大的模具成形模板.如上打板如上打板(通常熱通常熱處處 理理HRC52)HRC52)和下模板和下模板(通常熱處理通常熱處理HRC58).HRC58).模具材料及热处理课件 YK30(SK3)該鋼材為日本牌號,A.含碳量較高,屬於碳素工具鋼碳素工具鋼（T10）B.YK30是SK-3的改良鋼種,具有較SK-3 更佳的強韌性和硬化能,同時還有易加 工性能,且具有一般高碳鋼的高硬度和 高耐磨性.C.各元素含量元素含量為:1.0 1.1%C,0.8 1.1%Mn,0.2 0.6%Cr.D.熱處理後硬度為HRC50,用於局部受力較 大的模板(采用一般的鋼板會產生較大的變形)E.適用適用模具的上下墊板,夾板,打板等.模具材料及热处理课件 SKH-9(JIS)相當於中國W6Cr4Mo5V2 A.合金工具鋼合金工具鋼.B.含有鎢鎢元素,使其具有熱硬性,同時提高 了鋼的回火(熱處理的一種,常為減少或 消除內應力)穩定性.C.釩釩與碳形成碳化物硬度高達HRC83.D.硬度較高硬度較高,熱處理後硬度可達到HRC65.但脆性大,塑性差,不易進行切削加工.E.適用適用與作直徑小於3.0的沖子材料.模具材料及热处理课件 9CrWMn簡介 A.為低質合金工具鋼低質合金工具鋼,B.回火溫度回火溫度6507000C,保溫時間23H.C.易變寸易變寸(500MM以上嚴重),開裂(結構复雜,孔槽密集等),導致加工精度無法掌控,外形任何一邊不得大於500MM厚度不得大於25MM.D.硬度硬度嚴格管控在HRC5053以內,超過極易裂開 E.使用范圍使用范圍:P04A,D04A,S02A上(用于D04A時不可結構复雜及孔槽密集),不可用S01A,D05A上.模具材料及热处理课件三、熱處理基本知識模具材料及热处理课件熱處理知識簡介熱處理知識簡介改善鋼的性能改善鋼的性能,通常采用通常采用兩個途徑兩個途徑:1.調整鋼的化學成分調整鋼的化學成分,加入合金元素加入合金元素(如鎂如鎂,鉬鉬,鎳等鎳等),即合金化即合金化;2.實施鋼材的熱處理實施鋼材的熱處理.熱處理熱處理是通過加熱是通過加熱,保溫保溫,冷卻之操作方法冷卻之操作方法,使鋼的組織結構發生變化使鋼的組織結構發生變化,以獲得所需要以獲得所需要的性能之加工工藝的性能之加工工藝.模具材料及热处理课件鋼的熱處理根據加熱和冷卻方法不同鋼的熱處理根據加熱和冷卻方法不同,大大致分為致分為:1.普通熱處理普通熱處理 通常稱為四把火即退火通常稱為四把火即退火,正火正火,淬火淬火,回回火火.也是最常用的熱處理方法也是最常用的熱處理方法 2.表面熱處理表面熱處理 如表面淬火和化學熱處理等如表面淬火和化學熱處理等 在日常機械加工過程中在日常機械加工過程中,時常需要進行時常需要進行熱處理熱處理.熱處理可以是機械加工過程的中熱處理可以是機械加工過程的中間環節間環節,也可以是使機械零件達到規定技也可以是使機械零件達到規定技術要求的最終工序術要求的最終工序.模具材料及热处理课件金屬材料之熱處理工藝金屬材料之熱處理工藝模具材料及热处理课件熱處理工藝簡介熱處理工藝簡介:1.1.退火退火2.2.正火正火3.3.淬火淬火4.4.回火回火模具材料及热处理课件退火退火 所謂退火，就是將金屬或合金加熱到適當溫度所謂退火，就是將金屬或合金加熱到適當溫度(7808800C),保溫一定時間保溫一定時間(48H),然後隨然後隨爐緩慢冷卻爐緩慢冷卻的熱處理工藝，其實質是將鋼加熱奧氏體化后進行珠的熱處理工藝，其實質是將鋼加熱奧氏體化后進行珠光體轉變。光體轉變。退火方法退火方法:常用的退火方法有完全退火常用的退火方法有完全退火(重結晶退火重結晶退火)、球化退火、球化退火、去應力退火、再結晶退火、擴散退火和等溫退火等幾去應力退火、再結晶退火、擴散退火和等溫退火等幾種。種。球化退火球化退火:使鋼中碳化物球狀化而進行的退火工藝。使鋼中碳化物球狀化而進行的退火工藝。常用的球化退火有常用的球化退火有 普通球化退火和等溫球化退火兩種，普通球化退火和等溫球化退火兩種，工藝主要用於模具、量具和刃具鋼等。工藝主要用於模具、量具和刃具鋼等。1.退火退火模具材料及热处理课件正火正火 所謂正火就是將鋼材或鋼件加熱到合適的溫度所謂正火就是將鋼材或鋼件加熱到合適的溫度(80012000C)，保溫適當時間，保溫適當時間(48H),后，在靜止的空后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。氣中冷卻的熱處理工藝。正火之主要應用正火之主要應用:A.對於一些含碳量較高的鋼材對於一些含碳量較高的鋼材,改善其組織結構改善其組織結構,為以後為以後熱處理熱處理(如如:球墨化處理球墨化處理)作準備作準備.B.對含對含C量量0.4%的中、低碳鋼可用正火代替退火作預的中、低碳鋼可用正火代替退火作預先熱處理先熱處理,獲得合適的硬度獲得合適的硬度,便於切削加工便於切削加工;C.含含C量在量在0.40.7%的不太重要的工件可在正火狀態下的不太重要的工件可在正火狀態下使用，使用，即作為最終熱處理。即作為最終熱處理。2.正火正火模具材料及热处理课件退火與正火之目的退火與正火之目的 A.軟化鋼材以便切削加工;B.消除殘余應力,防止工件變形和開裂;C.細化晶粒,改善組織結構,提高鋼的機械性能;4.為最終熱處理作準備退火與正火之區別退火與正火之區別 A.加熱溫度不同,一般正火加熱溫度高於退火加熱溫度 B.正火與退火最明顯不同在於正火冷卻速度稍快.模具材料及热处理课件淬火淬火將工件加熱一定溫度後(78012000C),保溫一段時間(48H)後,取出工件使其快速冷卻的方法.淬火之目的淬火之目的一般都是為獲得馬氏體(一種非常硬的晶體結構),提高工件的機械性能,如硬度和耐磨性.淬火介質淬火介質A.油(2號/3號機油/11號柴油)B.水C.鹽水(5%15%NaCl)D.鹼浴(近80%KOH+20%NaOH+3%KNO3+3%NaNO2)3.淬火淬火模具材料及热处理课件4.回火回火回火回火 所謂回火就是鋼件淬硬后，再加熱到稍低於淬火溫度，保溫一定時間，然後冷卻到室溫的熱處理工藝。回火目的：回火目的：(1).合理地調整力學性能，使工件滿足使用要求；合理地調整力學性能，使工件滿足使用要求；(2).穩定組織穩定組織,使工件在使用過程中不發生組織轉變使工件在使用過程中不發生組織轉變,從而保證工件的尺寸、形狀不變；從而保證工件的尺寸、形狀不變；(3).降低或消除淬火內應力降低或消除淬火內應力,以減少工件變形並防止開裂以減少工件變形並防止開裂回火分類回火分類:(1).低溫回火(回火溫度在250以下);(2).中溫回火(回火溫度在350500);(3).高溫回火(回火溫度在500650).碳素鋼采用一次回火回火,合金鋼則采用二次回火或多次回火合金鋼則采用二次回火或多次回火模具材料及热处理课件深冷處理：深冷處理：深冷處理就是鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續在以下的介質中冷卻的熱處理工藝，也稱為冷處理，是淬火過程的繼續。深冷處理目的：深冷處理目的：為了最大限度的減少殘余奧氏體(常溫下不穩定組織，容易引起尺吋變吋等)，以進一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用過程中因殘余奧 氏體的分解而引起的變形，同時強度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。5.深冷處理深冷處理模具材料及热处理课件四、模具零件失效模具材料及热处理课件材材 質質鋼內疏鬆鋼內疏鬆化學成份偏析化學成份偏析帶狀組織帶狀組織鋼的鈍靜鋼的鈍靜度差度差帶狀帶狀(網狀網狀)碳化物碳化物球化退火質球化退火質量不好量不好熱處理熱處理回火次數不當回火次數不當硬度不當硬度不當淬火溫度淬火溫度不當不當加加熱速度不當熱速度不當冷卻速度不當冷卻速度不當保溫時間不當保溫時間不當爐內气份不當爐內气份不當機械加工機械加工表面粗造度差表面粗造度差連結角半連結角半徑過小徑過小磨削損傷磨削損傷電加工質量差電加工質量差加工應力未除去加工應力未除去尺寸精度差尺寸精度差設設 計計材料纖維取向不合理材料纖維取向不合理硬度不合理硬度不合理選材不當選材不當配合精度不當配合精度不當有尖角有尖角連結角半徑過小連結角半徑過小厚薄壁差大厚薄壁差大操操 作作模具預熱溫度不當模具預熱溫度不當終鍛溫度偏低終鍛溫度偏低冷卻條件不當冷卻條件不當壓鑄溫度不當壓鑄溫度不當 (熱鍛溫度熱鍛溫度)潤滑條件差潤滑條件差去應力次數少去應力次數少設備狀況不好設備狀況不好模具安裝不當模具安裝不當模具材料及热处理课件模具材料及热处理课件W/EW/E加工時會打破原有應力平衡，應力重新加工時會打破原有應力平衡，應力重新分配時導致模板薄弱處發生開裂。分配時導致模板薄弱處發生開裂。模具材料及热处理课件模具材料及热处理课件最深可達最深可達0.10.1mmmm