常用模具材料及热处理

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 常用模具(mj)材料及热处理,1 常用(chn yn)模具材料,2 模具热处理,3 模具表面强化处理,第一页，共49页。,1常用模具(mj)材料,模具材料主要是满足特定要求的钢材。也有一些其它类型(lixng)的材料。,钢：炭钢（普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢）,合金钢（合金结构钢、合金工具钢、不锈钢）,第二页，共49页。,牌号(piho),普通(ptng)碳素结构钢的牌号用其屈服强度表示，即“Q”。如Q235（相当于旧牌号A3）。,优质碳素结构钢的牌号用其平均含碳量的万分率表示，如20钢、45钢、40钢等。,碳素工具钢的牌号用其平均含碳量的千分率表示，如T8、T10(A)。,第三页，共49页。,合金钢的编号(bin ho)原则,“数字+合金元素符号+数字”。最前面的数字表示平均含碳量：结构钢用万分(wnfn)率，两位数字；工具钢用千分率，一位数字。含碳量很高时不表示。合金元素符号后的数字表示平均百分含量，小于1.5时可不标出。,合金元素含量1.5-2.5标为“2”，2.5-3.5标“3”，以此类推。,第四页，共49页。,一.常用(chn yn)模具材料,可用于制造模具的材料种类繁多(fndu)，包括各种碳素工具钢、合金钢、硬质合金、铸铁、有色金属及合金、非金属材料等。,.碳素合金工具钢,含碳量：0.7-1.4,主要牌号：T7(A)、T8(A)、T10(A)、T12(A)。,特点：价格便宜、切削性能好。淬火后有较高硬度和耐磨性，淬透性低，淬火时必须急冷，变形开裂倾向大、回火稳定性差，红硬性低（250C）,适用范围：尺寸小、形状简单、负荷小、冷作模具。,第五页，共49页。,合金(hjn)工具钢,低合金工具钢：CrWMn、9Mn2V、5CrNiMo、9SiCr、GCr15、5CrMnMO,含合金量：总量为1-3,特点：淬透性和淬硬性均较好。耐磨性，红硬性较高。回火稳定性好，热处理变形小。,CrWMn钢：（各种中小型冷作模具）,钨形成(xngchng)的碳化物硬度很高，钨能细化晶粒，提高韧性。淬火后残留奥氏体较多，故变形小。,第六页，共49页。,9Mn2V钢：（冲裁模、弯曲(wnq)模）,钒（V）的加入能显著细化晶粒和提高(t go)韧性。锰的含量一般控制在2。,9SiCr钢：（搓丝板、滚丝模）,250C回火时有回火脆性。较高的淬硬性和较好的回火稳定性。淬透性优于9Mn2V。,第七页，共49页。,GCr15,钢：,常用的轴承钢，具有较高的淬透性和耐磨性。,铬的加入有利于提高(t go)淬透性、细化碳化物并使其分布均匀。,5CrMnMO,钢：（弯曲热态模、切边模）,5CrNiMo,中碳低合金钢，典型热作模具钢。强度高，韧性好。,淬透性好，抗回火性好，导热性和耐热疲劳性好，耐磨性好。,第八页，共49页。,高合金(hjn)工具钢：,Cr12型钢：,包括Cr12和Cr12MoV高碳高合金钢、工具钢、莱氏体钢,淬透性高、淬火硬度极高、热变形小。,Cr12钢的含碳量较Cr12MoV高，碳化物多但分布不均匀(jnyn)性严重。,Cr12钢的强度和韧性比Cr12MoV低。,第九页，共49页。,D2钢是近年用来替代(tdi)Cr12MoV钢的新钢种。D2钢的碳化物数量增多颗粒较细。,C,Cr,W,V,3,Cr2W8V,0.3-,0.4,2.2-,2.7,7.5-9,0.2-,0.5,H13,0.38C,1.0Si,5.3,Cr,1.3,Mo,0.9,第十页，共49页。,3,Cr2W8V,钢和,H13,钢（4,Cr5MoV1Si）、H11,钢（4,Cr5MoVSi）,钨系低碳高合金钢。,H13钢除强度略低于3Cr2W8V钢外，其它力学性能均优于3Cr2W8V钢，是其替代(tdi)钢种。较好的氮化性能。,较小的热膨胀系数，较好的耐磨性和红硬性，良好的导热性。热处理变形小、但高温韧性差。,第十一页，共49页。,3Cr3MoW2V钢：代号(diho)HM1适合于急冷急热条件下工作。,5Cr4W5Mo2V钢：代号RM2,4Cr3Mo3W4VNb钢：代号GR,高温(gown)性能良好，热作模具钢。,第十二页，共49页。,8,Cr2MnWMoVS,钢：,适用于精密塑料模。空冷微变形，易切削。调质状态硬度HRC40-50。调质后切削即可直接适用，不存在热处理变形。,7CrSiMnMoV钢：,高强度和韧性好，焊接性能好。适合于制造结构形状(xngzhun)复杂的模具零件。,第十三页，共49页。,高速钢,钨系高速钢（W18Cr4V）钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2钢）,在高温（600C）下仍保持高强度、高硬度、高耐磨性和好的韧性。,钢中含碳量为0.7-0.9，合金(hjn)元素含量超过15，属莱氏体钢。,高淬透性，空冷即可淬硬。,第十四页，共49页。,高速钢含有大量粗大碳化物，且分布不均匀，不能用热处理方法消除之。必须(bx)反复十字镦拔以打碎粗大碳化物，并使其分布均匀。,需经多次回火(hu hu)，从而使大量残余奥氏体大部分转为马氏体，并使马氏体析出弥散碳化物。（300C左右为回火(hu hu)脆性区）,第十五页，共49页。,硬质合金(yn zh h jn)和钢结硬质合金(yn zh h jn),硬质合金,以难熔的金属碳化物（WC、TiC等）作硬质相，以铁族金属（Co或Ni）为粘结相，用粉末冶金方法生产的一种多相组合材料。,钨钴（YG）：强度、韧性较高，多用于制造模具。,钨钴钛（YT）：较高的红硬性和抗氧性。,万能硬质合金（YW）：高强度、高硬度。,（成分(chng fn)、性能可见P244表4-2）,第十六页，共49页。,钢结硬质合金(yn zh h jn),以合金钢为基本，金属碳化物（TiCiWC）作硬质相，用粉末冶金方法生产的一种新型模具材料。它是在具有一定强度和硬度的合金钢基体上，弥散分布许多细小硬质颗粒。,特点(tdin)：,.具有钢的可锻性、可机加工性、可热处理等性能，热处理变形极小。,.淬火后具有硬质合金的硬度和刚性。,第十七页，共49页。,两大类,:,.碳化钛（TiC）作硬质相；,.碳化钨（WC）作硬质相。,许多性能因基体（粘结剂）种类不同而不同可作硬质合金(yn zh h jn)基体的有铬钼钢、不锈钢、高速钢等。,（性能和一般化学成分见P245表A-3和表A-4）,第十八页，共49页。,模具钢材的选用及其锻造或热处理是模具制造技术中的关键之一。对提高模具质量和延长模具寿命有很大的影响。,选用模具材料时，需要综合(zngh)考虑模具的工作条件、性能要求、形状和尺寸、结构特点等。对模具材料的性能要求有时会遇到矛盾，则需适当取舍、协调平衡解决。,第十九页，共49页。,包括力学性能、高温性能、表面性能、工艺性能、经济性等。,力学性能：硬度、强度、韧性,高温性能：高温强度、抗氧化性、耐热疲劳性、回火稳定性、热膨胀系数小,表面性能：耐磨性、耐蚀性,工艺性能：切削加工性、电加工性、抛光性、可锻性、淬透性、热处理性能、可焊性,经济性：资源(zyun)条件、市场供应情况、价格,第二十页，共49页。,各种模具工作条件不同(b tn)，对材料性能要求也就各有差异。如：,冷冲压模：高强度、高硬度。,冷挤压模：高强度（抗压、断裂、疲劳强度）、高韧性、高硬度。,热锻模：高温强度、硬度、耐蚀性、高温回火(hu hu)稳定性、抗高温氧化性、耐热疲劳性、热膨胀系数小、导热性高。,第二十一页，共49页。,塑料模：较高的强度和硬度、较高的耐蚀性、良好(lingho)的电加工性、良好(lingho)的抛光性、较高的导热性、可焊性、切削加工性。,橡胶模：耐蚀性、耐热性、可抛光(pogung)性、一定强度和硬度。,陶瓷模：高硬度、耐热性、可抛光(pogung)性、一定强度和韧性。,玻璃模：耐热性、耐蚀性、耐磨性、导热性、一定强度和韧性。,第二十二页，共49页。,表A-6 常用(chn yn)模具钢的性能特点及用途,钢材,性能特点,用途,10、20,易挤压成形，渗碳及淬火后耐磨性稍高、热处理变形大、淬透性低,工作载荷不大、形状简单 的冷挤模、陶瓷模,45,耐磨性差、韧性差、热处理过热倾向小、淬透性低、耐高温性能差,工作载荷不大，形状简单的型腔模、冲孔模、橡胶模及锌合金压铸模等,T10A、T12A,耐磨性差、热处理变形大，淬透性低,工作载荷不大、形状简单的冷冲模、成形模,T7A、T8A,耐磨性稍好、热处理变形大、淬透性低,工作载荷不大、形状简单的冷冲模、成形模,第二十三页，共49页。,表A-6 常用模具钢的性能特点(tdin)及用途（续）,40,Cr,耐磨性差、韧性高、热处理变形稍小、淬透性稍高、耐高温性能差,用于锌合金压铸模,9,Mn,2,V、GCr,15,耐磨性较好、热处理变形小、淬透性稍高,工作载荷稍大、形状简单的冷冲模、胶木模,CrWMn,耐磨性好、热处理变形小淬透性较高,工作载荷较大、形状较复杂的冷场模、成形模,9,CrSi,耐磨性好、热处理变形小淬透性较高,用于冲头、滚丝模,60,Si,2,A,韧性好、热处理变形较小、淬透性高,用于标准件上的冷镦模,第二十四页，共49页。,表A-6 常用模具钢的性能特点(tdin)及用途（续）,Cr12,耐磨性好、韧性差、热处理变形小、淬透性高、碳化物偏析严重,工作载荷大、形状复杂的高精度冷冲模,Cr,12,MoV,耐磨性好、热处理变形小、淬透性高、碳化物偏析比,Cr12,小,工作载荷大、形状复杂的高精度冷冲模、冷挤模以及冷镦模,5,CrMnMo、5CrNiMo,韧性较高、热处理变形较小、淬透性较好、回火稳定性较高,热态下工作的热锻模、热切边模,3,Cr2W8V,红硬性高、热处理变形小、淬透性好,热态下工作的热挤模、热冲模、压铸模,W18Cr4V、W6MoCr,4,V,红硬性高、热处理变形小、淬透性好,工作载荷大的冲头、冷挤模及热态下工作的热冲模,第二十五页，共49页。,模具材料，主要是成型零件(ln jin)和工艺零件(ln jin)的选材，一般在某些方面的性能，要求较高甚至很高。这方面的选材对模具质量、寿命、加工制造及成本都有很大的影响。,第二十六页，共49页。,一般(ybn)原则：,满足使用性能要求。主要(zhyo)从工作条件、模具结构、产品形状和尺寸、生产批量等综合考虑。,形状复杂、精度高变形小、导热性好、膨胀系数小,大负荷高强度,摩擦、磨损高硬度,冲击负荷高韧性,表面光洁可抛光性,第二十七页，共49页。,良好(lingho)的制造工艺性能。容易制造、容易精修、便于修改。,一般都要求有良好的切削加工性、热处理特性。,尺寸性、形状复杂(fz)的较小的淬火变形倾向,含有细小结构的电加工性,精度高的热处理变形小、易磨削,制品生产工艺条件复杂(fz)的易磨削、可焊接。,第二十八页，共49页。,经济性（制造(zhzo)成本）：,尽量考虑(kol)到价格便宜、资源丰富、供应方便。,第二十九页，共49页。,在我国，塑料模具用钢至今还未形成专用钢材系列，通常采用一般工具钢。如T10A、CrWMn、Cr12MoV钢等。这些钢切削加工性较差，难以制造型腔复杂的塑料模具，而且一旦热处理变形超差则难以修复。,为了适应塑料模日益发展的需要。常参考(cnko)国外塑料模具用钢并结合我国的具体条件进行选用。,第三十页，共49页。,塑料模的钢材(gngci)选用原则是,足够的强度和硬度；,良好的切削加工性；,良好的抛光(pogung)性；,良好的电加工性；,良好的耐腐蚀性；,良好的淬透性；,良好的照相腐蚀加工性；,良好的焊接性能；,热处理变形小、热膨胀系数小；,表面热处理性能好。,第三十一页，共49页