《模具钢概述》PPT课件.ppt
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1、 1 1 模具钢分类模具钢分类2 2 模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况3 3 模具钢国内生产现状模具钢国内生产现状4 4 我国模具钢展望我国模具钢展望(四)模具钢概述(四)模具钢概述在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中,产品中,60%一一80%的零部件都要依靠模具成形的零部件都要依靠模具成形(型型)。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能替代的。高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能替代的。模具钢重要性模具钢重
2、要性主要有三大类:冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢主要有三大类:冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢一、冷作模具钢一、冷作模具钢主要用于制造在冷状态(室温)条件下进行压制成形的模具。主要用于制造在冷状态(室温)条件下进行压制成形的模具。1、高碳低合金冷作模具钢、高碳低合金冷作模具钢9SiCr、9CrWMn、CrWMn、Cr2、9Cr2Mo、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、Cr2Mn2SiWMoV2、抗磨损冷作模具钢、抗磨损冷作模具钢6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、7Cr7Mo3V2Si、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr12(D3)、)、Cr12M
3、oV、Cr12W、Cr12Mo1V1(D2)3、抗冲击冷作模具钢、抗冲击冷作模具钢4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si4、冷作模具碳素工具钢、冷作模具碳素工具钢T7、T8、T9、T10、T11、T125、冷作模具用高速钢、冷作模具用高速钢W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V、W9Mo3Cr4V6、无磁模具用钢、无磁模具用钢7Mn15Cr2Ae3V2Wmo、1Cr18Ni9Ti1模具钢分类模具钢分类二、热作模具钢二、热作模具钢所谓热作模具是指对加热至再结晶温度以上的金属或合金进行塑性所谓热作模具是指对加热至再结晶温度以上的金属或合金进行塑性变形的和对液态的有色
4、金属压制成型制造零部件的模具。变形的和对液态的有色金属压制成型制造零部件的模具。1、低耐热性热作模具钢、低耐热性热作模具钢5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi2、中耐热性热作模具钢、中耐热性热作模具钢4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1(美国美国H13)、4Cr5W2VSi、8Cr33、高耐热性热作模具钢、高耐热性热作模具钢3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2VSi、5Cr4Mo3SiMnVAe、5Cr4W5Mo2V、6Cr4Mo3Ni2WV1模具钢分类模具钢分类三、塑料模具钢三、塑料模具钢据估计我国塑料模具用钢量占全部模具用钢量
5、的据估计我国塑料模具用钢量占全部模具用钢量的50%以上。以上。1、碳素塑料模具钢、碳素塑料模具钢SM45、SM50、SM552、预硬化型塑料模具钢、预硬化型塑料模具钢3Cr2Mo(美国(美国P20)、3Cr2NiMnMo(瑞典(瑞典718)、40Cr、42CrMo、10Ni3MnCuAI(日本(日本NAK80)、)、5CrNiMnMoVSCa、30CrMnSiNi2A3、渗碳型塑料模具钢、渗碳型塑料模具钢20Cr、12CrNi3A4、时效硬化型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢06Ni6CrMoVTiAl、10Ni3MnCuAlMoS5、耐腐蚀型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢2Cr13、4Cr1
6、3、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2以上(红字)钢种占有模具钢生产以上(红字)钢种占有模具钢生产60%1模具钢分类模具钢分类1、塑料模具钢高速发展并系列化、塑料模具钢高速发展并系列化塑料模具钢根据其性能和使用条件可分为:塑料模具钢根据其性能和使用条件可分为:(1 1)小尺寸模具用中碳调质钢;)小尺寸模具用中碳调质钢;(2 2)大中型模具用预硬型中碳低合金模具钢;)大中型模具用预硬型中碳低合金模具钢;(3 3)为改进切削性能的含硫、铅预硬化易切削模具钢;)为改进切削性能的含硫、铅预硬化易切削模具钢;(4 4)时效钢和马氏体时效钢。用于制造复杂、精密、高镜面模具,)时
7、效钢和马氏体时效钢。用于制造复杂、精密、高镜面模具,模具在固溶态加工,时效后使用,该钢具有高强度、高韧性、高硬模具在固溶态加工,时效后使用,该钢具有高强度、高韧性、高硬度、热处理变形小等特点。度、热处理变形小等特点。(5 5)高淬透性的冷作或热作模具钢。用以制造整体淬火的高硬度)高淬透性的冷作或热作模具钢。用以制造整体淬火的高硬度模具或成形复合强化塑料的模具。模具或成形复合强化塑料的模具。(6 6)渗碳型塑料模具钢(低碳合金钢);)渗碳型塑料模具钢(低碳合金钢);(7 7)耐蚀塑料模具钢(含不锈钢),耐聚氯、聚氟乙烯腐蚀。)耐蚀塑料模具钢(含不锈钢),耐聚氯、聚氟乙烯腐蚀。(8 8)镜面抛光模
8、具钢(超高纯度钢),制造镜片、镜头等透明塑)镜面抛光模具钢(超高纯度钢),制造镜片、镜头等透明塑料制品。料制品。2模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况2、研制出先进的冷、热作模具钢、研制出先进的冷、热作模具钢目前世界上通用的冷作模具钢可分三类(美国目前世界上通用的冷作模具钢可分三类(美国ASTMA681标准):标准):(1)低合金冷作模具钢,以)低合金冷作模具钢,以O1(9CrWMnV)为代表;)为代表;(2)中合金冷作模具钢,以)中合金冷作模具钢,以A2(Cr5MoV)为代表)为代表;(3)高合金冷作模具钢,以)高合金冷作模具钢,以D2(Cr12Mo1V1)为代表。)为代表。还研制了以下几种
9、新型冷作模具钢还研制了以下几种新型冷作模具钢:(a)高韧性、高耐磨性冷作模具钢)高韧性、高耐磨性冷作模具钢。有些冷作模具如冷镦模具、。有些冷作模具如冷镦模具、厚板冲剪模具对模具材料既要求有良好的耐磨性,又要求较高的韧厚板冲剪模具对模具材料既要求有良好的耐磨性,又要求较高的韧性,通用型冷作模具钢不能满足需要,为此,美国、日本等在性,通用型冷作模具钢不能满足需要,为此,美国、日本等在20世世纪纪70-80年代开发出一批高韧性、高耐磨性冷作模具钢,如美国的年代开发出一批高韧性、高耐磨性冷作模具钢,如美国的VascoDie(8Cr8Mo2V2Si)、)、VascoWear(Cr8Mo2VWSi)。)。
10、日本的日本的QCM-8(8Cr8Mo2SiV)、)、DC53(Cr8Mo2SiV)、)、TCD(Cr8V2MoTi)等,该类钢碳化物细小、弥散,抗弯强度、断)等,该类钢碳化物细小、弥散,抗弯强度、断裂韧性、耐磨性、可切削性、可磨削性高,抗回火稳定性高,热处裂韧性、耐磨性、可切削性、可磨削性高,抗回火稳定性高,热处理变形小,有可能发展成为一种通用型冷作模具钢。理变形小,有可能发展成为一种通用型冷作模具钢。2模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况(2、研制出先进的冷、热作模具钢、研制出先进的冷、热作模具钢)续续新型冷作模具钢新型冷作模具钢(b)火焰淬火冷作模具钢)火焰淬火冷作模具钢。为简化工艺、缩短
11、模具制造周期,发为简化工艺、缩短模具制造周期,发展了一些适应火焰淬火要求的专用钢号,如日本的展了一些适应火焰淬火要求的专用钢号,如日本的SX105(7CrMnSiMoV),),SX5(Cr8MoV)等,其特点是淬火温)等,其特点是淬火温度范围宽,淬透性较高,以适应火焰局部加热空冷淬火的要求,广度范围宽,淬透性较高,以适应火焰局部加热空冷淬火的要求,广泛用于汽车制造业。泛用于汽车制造业。(c)粉末冶金冷作模具钢。)粉末冶金冷作模具钢。用粉末冶金方法生产,在制粉过程中用粉末冶金方法生产,在制粉过程中由于钢水雾化后迅速凝固,形成非常细小、弥散的碳化物,可显著由于钢水雾化后迅速凝固,形成非常细小、弥散
12、的碳化物,可显著改善钢的韧性和可磨削性。粉末冶金方法可生产常规工艺难以生产改善钢的韧性和可磨削性。粉末冶金方法可生产常规工艺难以生产的超高碳、高合金(尤其是高钒含量)、高耐磨性的模具钢和钢基的超高碳、高合金(尤其是高钒含量)、高耐磨性的模具钢和钢基碳化钛,如德国的碳化钛,如德国的X320CrVMo135,碳含量超过,碳含量超过3%,含钒量超,含钒量超5%,细小、弥散分布的碳化物面积达,细小、弥散分布的碳化物面积达50%,制造特种陶瓷模具的寿命,制造特种陶瓷模具的寿命高于硬质合金模具。高于硬质合金模具。2模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况(2、研制出先进的冷、热作模具钢、研制出先进的冷、热作模
13、具钢)续续热作模具钢热作模具钢用量最大的为三类通用型热作模具钢,即低合金热作模具钢,代表用量最大的为三类通用型热作模具钢,即低合金热作模具钢,代表性钢号为性钢号为5CrNiMo和和5CrMnMo;中合金热作模具钢,代表性钢号;中合金热作模具钢,代表性钢号为为H13(4Cr5MoSiV1)、)、H11(4C5rMoSiV)、)、H12(4Cr5MoWSiV)、)、H10(4Cr3Mo3SiV);高合金热作模具);高合金热作模具钢,应用最广的钢号为钢,应用最广的钢号为H21(3Cr2W8V)。为适应一些热作模具的)。为适应一些热作模具的特殊要求,研制了一些新型高性能热作模具钢,主要有以下几种:特殊
14、要求,研制了一些新型高性能热作模具钢,主要有以下几种:(a)基体钢基体钢。基体钢的化学成分相当于淬火后的高速钢基体组织。基体钢的化学成分相当于淬火后的高速钢基体组织的成分,所以淬火后残留的共晶碳化物数量很少,回火后碳化物细的成分,所以淬火后残留的共晶碳化物数量很少,回火后碳化物细小,弥散分布,钢的强韧性和热疲劳性能好,如美国的小,弥散分布,钢的强韧性和热疲劳性能好,如美国的VascoMA。2模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况(2、研制出先进的冷、热作模具钢、研制出先进的冷、热作模具钢)续续热作模具钢热作模具钢(b)低碳高速钢)低碳高速钢。低碳高速钢是通过将高速钢的碳含量降至。低碳高速钢是通过
15、将高速钢的碳含量降至0.3%0.6%而得到,这样可以减少其共晶碳化物的数量,既保持较而得到,这样可以减少其共晶碳化物的数量,既保持较高的红硬性,又改善钢的韧性和热疲劳性能,如美国的高的红硬性,又改善钢的韧性和热疲劳性能,如美国的H25、H26、H43。(c)高温热作模具钢)高温热作模具钢。对于马氏体为基体的热作模具钢,当工温。对于马氏体为基体的热作模具钢,当工温度超过度超过700时,其高温强度急剧下降,使模具磨损、变形而早期时,其高温强度急剧下降,使模具磨损、变形而早期失效,国内外相继开发了以奥氏体为基体组织的失效,国内外相继开发了以奥氏体为基体组织的CrMn系和系和CrMnNi系热作模具钢,
16、加入钒、钨、钼等合元素,通过时效硬化提高钢的系热作模具钢,加入钒、钨、钼等合元素,通过时效硬化提高钢的强度、硬度和耐磨性,以适应工作温度为强度、硬度和耐磨性,以适应工作温度为700800热作模具的要热作模具的要求;但是这类钢的导热性差、线(膨)胀系数大、热疲劳性差,不求;但是这类钢的导热性差、线(膨)胀系数大、热疲劳性差,不宜制作激冷激热条件下工作的高温模具,如日本的宜制作激冷激热条件下工作的高温模具,如日本的5Mn15Cr10V2、5Mn15NiCr8Mo2V等。等。2模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况(2、研制出先进的冷、热作模具钢、研制出先进的冷、热作模具钢)续续热作模具钢热作模具钢(
17、b)低碳高速钢)低碳高速钢。低碳高速钢是通过将高速钢的碳含量降至。低碳高速钢是通过将高速钢的碳含量降至0.3%0.6%而得到,这样可以减少其共晶碳化物的数量,既保持较而得到,这样可以减少其共晶碳化物的数量,既保持较高的红硬性,又改善钢的韧性和热疲劳性能,如美国的高的红硬性,又改善钢的韧性和热疲劳性能,如美国的H25、H26、H43。(c)高温热作模具钢)高温热作模具钢。对于马氏体为基体的热作模具钢,当工温。对于马氏体为基体的热作模具钢,当工温度超过度超过700时,其高温强度急剧下降,使模具磨损、变形而早期时,其高温强度急剧下降,使模具磨损、变形而早期失效,国内外相继开发了以奥氏体为基体组织的失
18、效,国内外相继开发了以奥氏体为基体组织的CrMn系和系和CrMnNi系热作模具钢,加入钒、钨、钼等合元素,通过时效硬化提高钢的系热作模具钢,加入钒、钨、钼等合元素,通过时效硬化提高钢的强度、硬度和耐磨性,以适应工作温度为强度、硬度和耐磨性,以适应工作温度为700800热作模具的要热作模具的要求;但是这类钢的导热性差、线(膨)胀系数大、热疲劳性差,不求;但是这类钢的导热性差、线(膨)胀系数大、热疲劳性差,不宜制作激冷激热条件下工作的高温模具,如日本的宜制作激冷激热条件下工作的高温模具,如日本的5Mn15Cr10V2、5Mn15NiCr8Mo2V等。等。2模具钢国外发展概况模具钢国外发展概况(2、
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