模具材料与热处理-第8章

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,2021/9/25,*,*,81 塑料模具的工作条件与性能要求,811 塑料模具材料的使用性能要求,812 塑料模具材料的工艺性能要求,82 塑料模具材料的选用,821 渗碳型塑料模具用钢,822 淬硬型塑料模具用钢,823 预硬型塑料模具用钢,824 时效硬化型塑料模具钢,825 耐蚀塑料模具钢,826 其它塑料模具材料,83 塑料模具的热处理及实例,831 塑料模具的制造工艺路线,832 塑料模具的热处理特点,833 塑料模的表面处理,第,8章 塑料模具钢及其热处理,目录,2021/9/25,1,重点,1.了塑料模具材料的服役条件、失效特点和性能要求2.合理地选择塑料模具材料及热处理工艺,2021/9/25,2,8.1 塑料模具的工作条件与性能要求,塑料模具材料应具有的性能包括使用性能和工艺性能两方面。,8.1.1 塑料模具材料的使用性能要求,1.硬度、耐磨性和耐蚀性,2.强度、韧性和疲劳强度,3.耐热性,4.尺寸稳定性,5.导热性,8.1.2 塑料模具材料的工艺性能要求,1.切削加工性和表面抛光性,2.塑性加工性,3.电加工性,4.热处理工艺性,5.表面处理工艺性,6.表面刻蚀性能和镜面加工性能,7.焊接性能,2021/9/25,3,8.2 塑料模具材料的选用,1.,模具材料选择的基本要求,（,1,）综合性能优良,模具材料应具有一定的,硬度和耐磨性,，使模具在特定的工作条件下能够保持其形状和尺寸的稳定,;,应具有足够的,强度和韧性,，既能承受一定的高压又能承受一定冲击载荷的作用,;,应具有一定的,抗热性能,，包括一定的热强性和热硬性、热稳定性、热疲劳抗力和抗粘着性等，以承受模具工作时因强烈的摩擦而产生的局部高温。,（,2,）工艺性能良好,所选用的模具材料应具有良好的冷、热加工性能及热处理工艺性能，制造简单，加工方便，能够保证供应且经济性合理等。,2.,模具材料选择时应考虑的因素,（,1,）模具的工作条件,包括承载力的大小、速度（冲击状况）、工作温度及腐蚀情况等。,（,2,）模具的失效形式,塑性变形失效、磨损失效及断裂失效,。,（,3,）模具所加工的产品,批量的大小、质量的高低、材质的好坏,（,4,）模具的结构,模具的大小、形状、模具工件的工作性质,等。模具的工作工件所用的材料应该比其他工件所用的材料好。,（,5,）模具的制造工艺,（,6,）现有的设备及技术水平,2021/9/25,4,8.2.1 渗碳型塑料模具用钢,渗碳型塑料模具用钢,主要用于冷挤压成型的塑料模具。为了便于冷挤压成型，这类钢在退火时必须有高的塑性和低的变形抗力，因此，对这类钢要求有低的或超低的碳含量，为了提高模具的耐磨性，这类钢在冷挤压成型后一般都进行渗碳和淬火、回火处理，表面硬度可达,5862,HRC。,介绍两个典型钢种。,0,Cr4NiMoV(LJ)钢,12,CrNi3A钢,2021/9/25,5,8.2.2 淬硬型塑料模具用钢,1.常用钢种及热处理,常用的淬硬型塑料模具用钢有,碳素工具钢,、,低合金冷作模具钢,、,Cr12型钢,、,高速钢,、,基体钢,和某些热作模具钢等。这些钢的最终热处理一般是淬火和低温回火,(少数采用中温回火或高温回火)，热处理后的硬度通常在,45,HRC以上。,2.实际应用,碳素工具钢仅适于制造尺寸不大，受力较小，形状简单以及变形要求不高的塑料模具,;低合金冷作模具钢主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模具;,Cr12 型钢适于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模具,;热作模具钢适于制造有较高强韧性和一定耐磨性的塑料模具。,另外，,GD,钢也是近年新推广使用的一种淬硬型塑料模具钢。该钢强韧性高、淬透性和耐磨性好，淬火变形小，价格低，用其取代,Cr12MoV,钢或基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模具，不仅降低了成本，而且提高了模具的使用寿命。,2021/9/25,6,8.2.3 预硬型塑料模具用钢,所谓,预硬钢,就是供应时,已预先进行了热处理,，并使之达到模具使用态硬度的钢。这类钢的特点是在,硬度,3040,HRC,的状态下可以直接进行成型车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。,介绍几种典型预硬型塑料模具用钢。,3,Cr2Mo（P20）钢,3,Cr2NiMo（P4410）钢,8,Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢,5,CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）钢,Y55CrNiMnMoV（SM1）钢,2021/9/25,7,8.2.4 时效硬化型塑料模具用钢,时效硬化型塑料模具用钢,的共同特点是碳含量低、合金度较高，经高温淬火,(固溶处理)后，钢处于软化状态，组织为单一的过饱和固溶体。,采用此类钢制造塑料模具时，可在固溶处理后进行模具的,机械成型加工,，然后通过,时效处理,，使模具获得使用状态的强度和硬度，这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。,介绍几种时效硬化型塑料模具用钢。,25,CrNi3MoAl钢,18,Ni类钢,06,Ni6CrMoVTiAl（06Ni）钢,10,Ni3MnCuAlMoS（PMS）镜面塑料模具钢,Y20CrNi3AlMnMo（SM2）钢,2021/9/25,8,8.2.5 耐蚀型塑料模具用钢,0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢,属于析出硬化不锈钢，硬度为,3235,HRC时可进行切削加工。该钢再经,460480时效处理后，可获得较好的综合力学性能。,8.2.6 其他塑料模具材料,1.铜合金,2.铝合金,3.锌合金,2021/9/25,9,8.3 塑料模具的热处理及实例,选用不同品种钢做塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此,制造工艺路线,不同,；同样，不同类型塑料模具钢采用的,热处理工艺,也是不同的。,2021/9/25,10,8.3.1 塑料模具的制造工艺路线,1.低碳钢及低碳合金钢制模具,例如,20，20,Cr，20CrMnTi钢的工艺路线为,:,下料锻造模坯退火机械粗加工冷挤压成型再结晶退火机械精加工渗碳淬火、回火研磨抛光装配。,2.高合金渗碳钢制模具,例如,12,CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为,:,下料锻造模坯正火并高温回火机械粗加工高温回火精加工渗碳淬火、回火研磨抛光装配。,3.调质钢制模具,例如,45，40,Cr钢的工艺路线为,:,下料锻造模坯退火机械粗加工调质机械精加工研磨抛光装配。,2021/9/25,11,4.碳素工具钢及合金工具钢制模具,例如T7AT10A，9CrWMn，9SiCr钢的工艺路线为,:,下料锻造模坯球化退火机械粗加工去应力退火机械半精加工机械精加工淬火、回火研磨抛光装配,。,5.预硬钢制模具,例如,5,NiSiCa，3Cr2Mo（P20）钢。对于直接使用棒料加工的，因其已进行了预硬化处理，故可在加工成型后直接抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成型的，其工艺路线为,:,下料改锻球化退火刨或铣六面预硬处理（,3442,HRC）机械粗加工去应力退火机械精加工研磨抛光装配,。,8.3.1 塑料模具的制造工艺路线,2021/9/25,12,8.3.2 塑料模具的热处理特点,1.渗碳钢塑料模具的热处理,2.淬硬钢塑料模具的热处理,3.预硬钢塑料模具的热处理,4.时效硬化钢塑料模具的热处理,2021/9/25,13,8.3.3 塑料模具的表面处理,为了提高塑料模具表面,耐磨性和耐蚀性,，常对其进行适当的表面处理。,1.渗碳,2.渗氮和氮碳共渗,3.渗硼及其复合渗,4.,TD法,5.气相沉积,6.热喷涂,7.表面淬火,8.离子注入,面对如此众多的表面强化处理方式，在具体选择的时候，应根据具体情况进行选择。,2021/9/25,14,思考题,8-1 请解释下列名词术语:渗碳、,TD法、气相沉积、热喷涂、表面淬火、离子注入。,8-2 试述塑料模具材料的选择原则。,8-3 塑料模具热处理的基本要求有哪些?其热处理工艺有什么特点?,8-4 对模具材料进行表面处理的目的是什么?处理手段有哪些?,目录,2021/9/25,15,