模具制造技术 第二章 常用模具材料及热处理.ppt
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1、第二章常用模具材料及热处理v1常用模具材料v2 模具热处理v3 模具表面强化处理2021/9/2511常用模具材料v模具材料主要是满足特定要求的钢材。也有一些其它类型的材料。v钢:炭钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢)v合金钢(合金结构钢、合金工具钢、不锈钢)2021/9/252牌号v普通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)。v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。v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)。2021/9/253合金钢的编号原则v“数字+合金元素符号+数字”。最前面的
2、数字表示平均含碳量:结构钢用万分率,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。v合金元素含量1.5-2.5标为“2”,2.5-3.5标“3”,以此类推。2021/9/254一.常用模具材料v可用于制造模具的材料种类繁多,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。v.碳素合金工具钢v含碳量:0.7-1.4v主要牌号:T7(A)、T8(A)、T10(A)、T12(A)。v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(25
3、0C)v适用范围:尺寸小、形状简单、负荷小、冷作模具。2021/9/255合金工具钢v低 合 金 工 具 钢:CrWMn、9Mn2V、5CrNiMo、9SiCr、GCr15、5CrMnMOv含合金量:总量为1-3v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。vCrWMn钢:(各种中小型冷作模具)v钨形成的碳化物硬度很高,钨能细化晶粒,提高韧性。淬火后残留奥氏体较多,故变形小。2021/9/2569Mn2V钢:(冲裁模、弯曲模)v钒(V)的加入能显著细化晶粒和提高韧性。锰的含量一般控制在2。v9SiCr钢:(搓丝板、滚丝模)v250C回火时有回火脆性。较高的淬硬性
4、和较好的回火稳定性。淬透性优于9Mn2V。2021/9/257GCr15钢:v常用的轴承钢,具有较高的淬透性和耐磨性。v铬的加入有利于提高淬透性、细化碳化物并使其分布均匀。v5CrMnMOv 钢:(弯曲热态模、切边模)v5CrNiMov中碳低合金钢,典型热作模具钢。强度高,韧性好。v淬透性好,抗回火性好,导热性和耐热疲劳性好,耐磨性好。2021/9/258高合金工具钢:vCr12型钢:v包括Cr12和Cr12MoV高碳高合金钢、工具钢、莱氏体钢v淬透性高、淬火硬度极高、热变形小。vCr12钢的含碳量较Cr12MoV高,碳化物多但分布不均匀性严重。vCr12钢的强度和韧性比Cr12MoV低。20
5、21/9/259D2钢是近年用来替代Cr12MoV钢的新钢种。D2钢的碳化物数量增多颗粒较细。CCrWV3Cr2W8V 0.3-0.42.2-2.77.5-9 0.2-0.5H130.38C1.0Si5.3Cr 1.3Mo 0.92021/9/25103Cr2W8V钢和H13钢(4Cr5MoV1Si)、H11钢(4Cr5MoVSi)钨系低碳高合金钢。vH13钢除强度略低于3Cr2W8V钢外,其它力学性能均优于3Cr2W8V钢,是其替代钢种。较好的氮化性能。v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。2021/9/25113Cr3MoW2V钢:代号HM1适
6、合于急冷急热条件下工作。v5Cr4W5Mo2V钢:代号RM2v4Cr3Mo3W4VNb钢:代号GRv高温性能良好,热作模具钢。2021/9/25128Cr2MnWMoVS钢:v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。v7CrSiMnMoV钢:v高强度和韧性好,焊接性能好。适合于制造结构形状复杂的模具零件。2021/9/2513高速钢v钨 系 高 速 钢(W18Cr4V)钼 系 高 速 钢(W6Mo5Cr4V2钢)v在高温(600C)下仍保持高强度、高硬度、高耐磨性和好的韧性。v钢中含碳量为0.7-0.9,合金元素含量超过15
7、,属莱氏体钢。v高淬透性,空冷即可淬硬。2021/9/2514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。必须反复十字镦拔以打碎粗大碳化物,并使其分布均匀。v需经多次回火,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左右为回火脆性区)2021/9/2515硬质合金和钢结硬质合金 硬质合金v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。v钨钴(YG):强度、韧性较高,多用于制造模具。v钨钴钛(YT):较高的红硬性和抗氧性。v万能硬质合金(YW):高强度、高硬度。v(成分、性能
8、可见P244表4-2)2021/9/2516钢结硬质合金v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。v特点:v.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。v.淬火后具有硬质合金的硬度和刚性。2021/9/2517两大类:v.碳化钛(TiC)作硬质相;v.碳化钨(WC)作硬质相。v许多性能因基体(粘结剂)种类不同而不同可作硬质合金基体的有铬钼钢、不锈钢、高速钢等。v(性能和一般化学成分见P245表A-3和表A-4)2021/9/2518二.模具钢材的选用v模具钢材的
9、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。v选用模具材料时,需要综合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。2021/9/25191.模具材料的一般要求v包括力学性能、高温性能、表面性能、工艺性能、经济性等。v力学性能:硬度、强度、韧性v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v表面性能:耐磨性、耐蚀性v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v经济性:资源条件、市场供应情况、价格2021/9/2520各种模具
10、工作条件不同,对材料性能要求也就各有差异。如:v冷冲压模:高强度、高硬度。v冷挤压模:高强度(抗压、断裂、疲劳强度)、高韧性、高硬度。v热锻模:高温强度、硬度、耐蚀性、高温回火稳定性、抗高温氧化性、耐热疲劳性、热膨胀系数小、导热性高。2021/9/2521塑料模:较高的强度和硬度、较高的耐蚀性、良好的电加工性、良好的抛光性、较高的导热性、可焊性、切削加工性。v橡胶模:耐蚀性、耐热性、可抛光性、一定强度和硬度。v陶瓷模:高硬度、耐热性、可抛光性、一定强度和韧性。v玻璃模:耐热性、耐蚀性、耐磨性、导热性、一定强度和韧性。2021/9/2522表A-6常用模具钢的性能特点及用途钢材性能特点用途10、
11、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2021/9/2523表A-6常用模具钢的性能特点及用途(续)40Cr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9Mn2V、GCr15耐磨性较好、热处理变形小、淬透性稍高
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