常用模具材料及热处理(PPT49页)

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 常用用模具材料及及热处理,1 常用用模具材料,2 模具热热处理,3 模具表表面强化处理理,1常用模具具材料,模具材料主要要是满足特定定要求的钢材材。也有一些些其它类型的的材料。,钢：炭钢（普普通碳素结构构钢、优质碳碳素结构钢、碳素工具钢钢）,合金钢（合金金结构钢、合合金工具钢、不锈钢）,牌号,普通碳素结构构钢的牌号用用其屈服强度度表示，即“,Q”。,如,Q235（,相当于旧牌号号,A3）。,优质碳素结构构钢的牌号用用其平均含碳碳量的万分率率表示，如20钢、45钢、40钢钢等。,碳素工具钢的的牌号用其平平均含碳量的的千分率表示示，如,T8、T10(A)。,合金钢的编号号原则,“数字+合金金元素符号+数字”。最最前面的数字字表示平均含含碳量：结构构钢用万分率率，两位数字字；工具钢用用千分率，一一位数字。含含碳量很高时时不表示。合合金元素符号号后的数字表表示平均百分分含量，小于于1.5时时可不标出。,合金元素含量量1.5-2.5标标为“2”，2.5-3.5标“3”，以此类推。,一.,常用模具材料料,可用于制造模模具的材料种种类繁多，包包括各种碳素素工具钢、合合金钢、硬质质合金、铸铁铁、有色金属属及合金、非非金属材料等等。,.碳碳素素合合金金工工具具钢钢,含碳碳量量：0.7-1.4,主要要牌牌号号：,T7(A)、T8(A)、T10(A)、T12(A)。,特点点：价价格格便便宜宜、切切削削性性能能好好。淬淬火火后后有有较较高高硬硬度度和和耐耐磨磨性性，淬淬透透性性低低，淬淬火火时时必必须须急急冷冷，变变形形开开裂裂倾倾向向大大、回回火火稳稳定定性性差差，红红硬硬性性低低（,250,C,）,适用范范围：尺寸寸小、形状状简单单、负负荷小小、冷冷作模模具。,合金金工具具钢,低合合金工工具钢钢：,CrWMn、9Mn2V、5CrNiMo、9SiCr、GCr15、5CrMnMO,含合金金量：总量量为1-3,特点：淬透透性和和淬硬硬性均均较好好。耐耐磨性性，红红硬性性较高高。回回火稳稳定性性好，热处处理变变形小小。,CrWMn,钢：（各种种中小小型冷冷作模模具）,钨形成的碳碳化物硬度度很高，钨钨能细化晶晶粒，提高高韧性。淬淬火后残留留奥氏体较较多，故变变形小。,9,Mn2V,钢：（冲裁裁模、弯曲曲模）,钒（,V）,的加入能显显著细化晶晶粒和提高高韧性。锰锰的含量一一般控制在在,2。,9,SiCr,钢：（搓丝丝板、滚丝丝模）,250,C,回火时有回回火脆性。较高的淬淬硬性和较较好的回火火稳定性。淬透性优优于9,Mn2V。,GCr15,钢：,常用的轴承承钢，具有有较高的淬淬透性和耐耐磨性。,铬的加入有有利于提高高淬透性、细化碳化化物并使其其分布均匀匀。,5,CrMnMO,钢：（弯曲曲热态模、切边模）,5,CrNiMo,中碳低合金金钢，典型型热作模具具钢。强度度高，韧性性好。,淬透性好，抗回火性性好，导热热性和耐热热疲劳性好好，耐磨性性好。,高合金工工具钢：,Cr12,型钢：,包括,Cr12,和,Cr12MoV,高碳高合金金钢、工具具钢、莱氏氏体钢,淬透性高、淬火硬度度极高、热热变形小。,Cr12,钢的含碳量量较,Cr12MoV,高，碳化物物多但分布布不均匀性性严重。,Cr12,钢的强度和和韧性比,Cr12MoV,低。,D2,钢是近年用用来替代,Cr12MoV,钢的新钢种种。,D2,钢的碳化物物数量增多多颗粒较细细。,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,0.9,3,Cr2W8V,钢和,H13,钢（4,Cr5MoV1Si）、H11,钢（4,Cr5MoVSi）,钨系低碳高高合金钢。,H13,钢除强度略略低于3,Cr2W8V,钢外，其它它力学性能能均优于3,Cr2W8V,钢，是其替替代钢种。较好的氮氮化性能。,较小的热膨膨胀系数，较好的耐耐磨性和红红硬性，良良好的导热热性。热处处理变形小小、但高温温韧性差。,3,Cr3MoW2V,钢：代号,HM1,适合于急冷冷急热条件件下工作。,5,Cr4W5Mo2V,钢：代号号,RM2,4Cr3Mo3W4VNb,钢：代号号,GR,高温性能能良好，热作模模具钢。,8,Cr2MnWMoVS,钢：,适用于精精密塑料料模。空空冷微变变形，易易切削。调质状状态硬度度,HRC40-50。,调质后切切削即可可直接适适用，不不存在热热处理变变形。,7,CrSiMnMoV,钢：,高强度和和韧性好好，焊接接性能好好。适合合于制造造结构形形状复杂杂的模具具零件。,高速钢钢,钨系高速速钢（,W18Cr4V）,钼系高速速钢（,W6Mo5Cr4V2,钢）,在高温（600,C）,下仍保持持高强度度、高硬硬度、高高耐磨性性和好的的韧性。,钢中含碳碳量为0.7-0.9，合合金元素素含量超超过15，属属莱氏体体钢。,高淬透性性，空冷冷即可淬淬硬。,高速钢含含有大量量粗大碳碳化物，且分布布不均匀匀，不能能用热处处理方法法消除之之。必须须反复十十字镦拔拔以打碎碎粗大碳碳化物，并使其其分布均均匀,。,需经多次次回火，从而使使大量残残余奥氏氏体大部部分转为为马氏体体，并使使马氏体体析出弥弥散碳化化物。（300,C,左右为回回火脆性性区）,硬质合合金和钢钢结硬质质合金,硬质合金金,以难熔的的金属碳碳化物（,WC、TiC,等）作硬硬质相，以铁族族金属（,Co,或,Ni）,为粘结相相，用粉粉末冶金金方法生生产的一一种多相相组合材材料。,钨钴（,YG）：,强度、韧韧性较高高，多用用于制造造模具。,钨钴钛（,YT）：,较高的红红硬性和和抗氧性性。,万能硬质质合金（,YW）：,高强度、高硬度度。,（成分、性能可可见,P244,表4-2）,钢结硬硬质合金金,以合金钢钢为基本本，金属属碳化物物（,TiCiWC）,作硬质相，用用粉末冶金方方法生产的一一种新型模具具材料。它是是在具有一定定强度和硬度度的合金钢基基体上，弥散散分布许多细细小硬质颗粒粒。,特点：,.具有钢的的可锻性、可可机加工性、可热处理等等性能，热处处理变形极小小。,.淬火后具具有硬质合金金的硬度和刚刚性。,两大类,:,.碳化钛（,TiC）,作硬质相；,.碳化钨（,WC）,作硬质相。,许多性能因基基体（粘结剂剂）种类不同同而不同可作作硬质合金基基体的有铬钼钼钢、不锈钢钢、高速钢等等。,（性能和一般般化学成分见见,P245,表,A-3,和表,A-4）,二.模具钢材材的选用,模具钢材的选选用及其锻造造或热处理是是模具制造技技术中的关键键之一。对提提高模具质量量和延长模具具寿命有很大大的影响。,选用模具材料料时，需要综综合考虑模具具的工作条件件、性能要求求、形状和尺尺寸、结构特特点等。对模模具材料的性性能要求有时时会遇到矛盾盾，则需适当当取舍、协调调平衡解决。,1.模具材料料的一般要求求,包括力学性能能、高温性能能、表面性能能、工艺性能能、经济性等等。,力学性能：硬硬度、强度、韧性,高温性能：高高温强度、抗抗氧化性、耐耐热疲劳性、回火稳定性性、热膨胀系系数小,表面性能：耐耐磨性、耐蚀蚀性,工艺性能：切切削加工性、电加工性、抛光性、可可锻性、淬透透性、热处理理性能、可焊焊性,经济性性：资资源条条件、市场场供应应情况况、价价格,各种模模具工工作条条件不不同，对材材料性性能要要求也也就各各有差差异。如：,冷冲压压模：高强强度、高硬硬度。,冷挤压压模：高强强度（抗压压、断断裂、疲劳劳强度度）、高韧韧性、高硬硬度。,热锻模模：高高温强强度、硬度度、耐耐蚀性性、高高温回回火稳稳定性性、抗抗高温温氧化化性、耐热热疲劳劳性、热膨膨胀系系数小小、导导热性性高。,塑料模模：较较高的的强度度和硬硬度、较高高的耐耐蚀性性、良良好的的电加加工性性、良良好的的抛光光性、较高高的导导热性性、可可焊性性、切切削加加工性性。,橡胶模模：耐耐蚀性性、耐耐热性性、可可抛光光性、一定定强度度和硬硬度。,陶瓷模模：高高硬度度、耐耐热性性、可可抛光光性、一定定强度度和韧韧性。,玻璃模模：耐耐热性性、耐耐蚀性性、耐耐磨性性、导导热性性、一一定强强度和和韧性性。,表,A-6,常用模模具钢钢的性性能特特点及及用途途,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,表,A-6,常用模模具钢钢的性性能特特点及及用途途（续续）,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,表,A-6,常用用模模具具钢钢的的性性能能特特点点及及用用途途（续续）,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,2.模模具具材材料料的的一一般般选选用用原原则则,模具具材材料料，主主要要是是成成型型零零件件和和工工艺艺零零件件的的选选材材，一一般般在在某某些些方方面面的的性性能能，要要求求较较高高甚甚至至很很高高。这这方方面面的的选选材材对对模模具具质质量量、寿寿命命、加加工工制制造造及及成成本本都都有有很很大大的的影影响响。,一般般原原则则：,满满足足使使用用性性能能要要求求。主主要要从从工工作作条条件件、模模具具结结构构、产产品品形形状状和和尺尺寸寸、生生产产批批量量等等综综合合考考虑虑。,形状复杂、精精度高变变形小、导热热性好、膨胀胀系数小,大负荷高高强度,摩擦、磨损高硬度,冲击负荷高韧性,表面光洁可抛光性,良好的制造造工艺性能。容易制造、容易精修、便于修改。,一般都要求有有良好的切削削加工性、热热处理特性。,尺寸性、形状状复杂的较小的淬火火变形倾向,含有细小结构构的电加加工性,精度高的热处理变形形小、易磨削削,制品生产工艺艺条件复杂的的易磨削削、可焊接。,经济性（制制造成本）：,尽量考虑到价价格便宜、资资源丰富、供供应方便。,4.塑料模的的材料选用,在我国，塑料料模具用钢至至今还未形成成专用钢材系系列，通常采采用一般工具具钢。如,T10A、CrWMn、Cr,12,MoV,钢等。这些钢钢切削加工性性较差，难以以制造型腔复复杂的塑料模模具，而且一一旦热处理变变形超差则难难以修复。,为了适应塑料料模日益发展展的需要。常常参考国外塑塑料模具用钢钢并结合我国国的具体条件件进行选用。,塑料模的钢材材选用原则是是,足够的强度和和硬度；,良好的切削加加工性；,良好的抛光性性；,良好的电加工工性；,良好的耐腐蚀蚀性；,良好的淬透性性；,良好的照相腐腐蚀加工性；,良好的焊接性性能；,热处理变形小小、热膨胀系