常见模具材料及热处理.pptx

《常见模具材料及热处理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见模具材料及热处理.pptx（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/121常見模具常見模具(mj)材料及材料及熱處理熱處理Stamping Tool Manufacture Division Of NWE第一页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/122常見模具常見模具(mj)材料及熱處材料及熱處理理常見模具常見模具(mj)材料材料第二页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/123常見模具常見模具(

2、mj)材料及熱處理材料及熱處理7.SKD61 8.A3鋼鋼 1.SS41(JIS)2.SKD11(JIS)3.YK30(SK3)4.SKH-9(JIS)5.PD20 6.DC53(JIS)常用的模具材料常用的模具材料(cilio)如下如下第三页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/124SS41 SS41(JIS)為日本鋼材牌號為日本鋼材牌號,相當於中國的相當於中國的A3鋼鋼.屬於低碳機械構造用鋼屬於低碳機械構造用鋼.該鋼材含碳量為該鋼材含碳量為0.30%,不能進行熱處理不能進行熱處理,硬度不高硬度不高;塑性較好塑

3、性較好,強度強度較低較低,機械加工性能好機械加工性能好,可以滿足模具中非可以滿足模具中非(zhn fi)成形模板性能要求成形模板性能要求.該鋼材適用於模具結構中的打背板該鋼材適用於模具結構中的打背板,上托上托板板,下托板下托板,上墊腳上墊腳,下墊腳下墊腳,上模座上模座,下模座下模座,墊板和墊板和夾板等受力不大的模板和零件夾板等受力不大的模板和零件.第四页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/125SKD11 SKD11(JIS)Cr12MoV,是一種高是一種高C,高高Cr型合型合金鋼金鋼.各元素含量各元素含量(hn

4、ling)為為1.45%1.70%C,11.0012.50%Cr,0.400.60%Mo,0.150.30%V.高碳保証獲得過飽和的馬氏體高碳保証獲得過飽和的馬氏體(該該組織很硬組織很硬),以確保高硬度以確保高硬度,高耐磨性和一定的熱高耐磨性和一定的熱硬性硬性(鋼材在高溫如鋼材在高溫如500攝氏度仍能保証足夠的攝氏度仍能保証足夠的硬度硬度).HRC58 64.適用於受力較大的模具成形模板適用於受力較大的模具成形模板.如上打如上打板板(通常熱處理通常熱處理HRC52)和下模板和下模板(通常熱處理通常熱處理HRC58).第五页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本

5、版本:GL-QE-05/00 2003/08/126 YK30(SK3)該鋼材為日本牌號,含碳量較高,屬於碳素工具鋼.YK30是SK-3的改良(giling)鋼種,具有較SK-3更佳的強韌性和硬化能,同時還有易加工性能,且具有一般高碳鋼的高硬度和高耐磨性.各元素含量為:1.00 1.10%C,0.8 1.10%Mn,0.2 0.6%Cr.熱處理後硬度為HRC50,用於局部受力較大的模板(采用一般的鋼板會產生較大的變形),如模具的上下墊板,夾板,打板等.YK30(SK3)第六页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1

6、27 SKH-9(JIS)為合金工具鋼為合金工具鋼,相當於中國相當於中國的的W6Cr4Mo5V2HRC83.因此因此,該鋼材硬該鋼材硬度較高度較高,熱處理後硬度可達到熱處理後硬度可達到HRC65.但脆但脆性性(cuxng)大大,塑性差塑性差,不易進行切削加工不易進行切削加工.適用與作直徑小於適用與作直徑小於3.0的沖子材料的沖子材料.SKH-9(JIS)第七页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/128熱處理基本(jbn)知識第八页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-

7、QE-05/00 2003/08/1291 1 金屬結構及合金化金屬結構及合金化兩種或兩種以上元素相互作兩種或兩種以上元素相互作用時形成合金用時形成合金,合金中組元合金中組元原子相互作用的情形可能原子相互作用的情形可能(k(knng)nng)有有:固溶體固溶體:異類原子能以不同異類原子能以不同的比例混合的比例混合,形成與某一組形成與某一組元相同的晶體結構元相同的晶體結構,如置換如置換式式,間隙式間隙式化合物化合物:異類原子能以固定異類原子能以固定的比例混合的比例混合,形成與組形成與組第九页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 20

8、03/08/1210金屬材料金屬材料(cilio)(cilio)強化途徑強化途徑A A 固溶強化固溶強化:合金元素固溶到基體金屬中形成固溶體時合金元素固溶到基體金屬中形成固溶體時,合金合金的強度及硬度一般會得到提高的強度及硬度一般會得到提高,基體塑性則不基體塑性則不降低降低.少量多元少量多元(du(du yun)yun)B B 沉淀強化沉淀強化:過飽和固溶體分過飽和固溶體分解析出彌散相解析出彌散相,引起合金強化引起合金強化第十页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1211:金屬材料在再結晶溫度以下金屬材料在再結晶

9、溫度以下(y(yxi)xi)的變形的變形,會引起強度升會引起強度升高高,而塑性降低而塑性降低.C C 冷變形強化冷變形強化第十一页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1212D D 第二第二(d r)(d r)相相強相相強化化:超過極限溶解度的部分形成過剩的第超過極限溶解度的部分形成過剩的第二二(d r)(d r)相相,其強化效果與過剩相性其強化效果與過剩相性能的本身有關能的本身有關;還與其形態還與其形態/大小大小/數量數量及分布關及分布關(彌散強化彌散強化).).第十二页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保

10、証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1213 基體相晶粒細化及過剩相晶粒細化基體相晶粒細化及過剩相晶粒細化,晶晶粒越細粒越細,單位體積內的晶界面單位體積內的晶界面(jimin)(jimin)積積越大越大,對位錯運動的阻力越大對位錯運動的阻力越大,因而強度及塑因而強度及塑韌性越高韌性越高.主要手段有主要手段有;變質處理變質處理 變形及再結晶變形及再結晶 壓壓 鑄鑄 加難熔質點作為非自發晶核等加難熔質點作為非自發晶核等E E 細晶強化細晶強化:第十三页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 20

11、03/08/12143 3 金屬材料金屬材料(cilio)(cilio)之熱處之熱處理工藝理工藝第十四页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1215消除殘余內應力消除殘余內應力/成份不均成份不均(b j(b jn)n)勻勻/組織不穩組織不穩定等缺陷定等缺陷退火退火(tu hu(tu hu)第十五页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1216對於第二相在基體相中的固溶度隨溫度降低而對於第二相在基體相中的固溶度隨溫度降低而顯著減小的合金

12、顯著減小的合金,將其加熱至能全部溶入固溶將其加熱至能全部溶入固溶體的溫度體的溫度,保持一定時間后保持一定時間后,以快於第二相自固以快於第二相自固溶體中析出溶體中析出(x(xchch)速度冷卻速度冷卻,獲得過飽和固溶獲得過飽和固溶體的過程體的過程.固溶處理固溶處理第十六页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1217過飽和固溶體處于不平衡過飽和固溶體處于不平衡(pnghng)(pnghng)狀態狀態,因而有發因而有發生分解和析出過剩溶質原子生分解和析出過剩溶質原子(呈第二相形式析出呈第二相形式析出)的的自發趨勢自發趨

13、勢,使合金的強度使合金的強度/硬度升高硬度升高,但塑性及抗蝕性但塑性及抗蝕性下降下降.C C 時效時效第十七页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1218常見模具常見模具(mj)(mj)材料及熱處理材料及熱處理改善鋼的性能改善鋼的性能(xngnng),通常采用兩個途徑通常采用兩個途徑:1.調整鋼的化學成分調整鋼的化學成分,加入合金元素加入合金元素(如鎂如鎂,鉬鉬,鎳等鎳等),即合金化即合金化;2.實施鋼材的熱處理實施鋼材的熱處理.熱處理是通過加熱熱處理是通過加熱,保溫保溫,冷卻之操作方法冷卻之操作方法,使使鋼的組

14、織結構發生變化鋼的組織結構發生變化,以獲得所需要的性以獲得所需要的性能能(xngnng)之加工工藝之加工工藝.第十八页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1219常見模具常見模具(mj)材料及熱處理材料及熱處理鋼的熱處理根據加熱和冷卻方法不同鋼的熱處理根據加熱和冷卻方法不同,大致分為大致分為:(通常稱為四把火即退火通常稱為四把火即退火,正火正火,淬火淬火,回火回火(hu hu).也是也是最常用的熱處理方法最常用的熱處理方法)(如表面淬火和化學熱處理等如表面淬火和化學熱處理等).在日常機械加工過程中在日常機械加工過

15、程中,時常需要進行熱理時常需要進行熱理.熱處理可以熱處理可以是機械加工過程的中間環節是機械加工過程的中間環節,也可以是使機械零件達也可以是使機械零件達到規定技術要求的最終工序到規定技術要求的最終工序.第十九页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1220退火退火(tu hu)所謂退火(tu hu)，就是將金屬或合金加熱到適當溫度，保溫一定時間，然後隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝，其實質是將鋼加熱奧氏體化后進行珠光體轉變。退火(tu hu)方法:常用的退火(tu hu)方法有完全退火(tu hu)(重結晶退火(tu hu)

16、、球化退火(tu hu)、去應力退火(tu hu)、再結晶退火(tu hu)、擴散退火(tu hu)和等溫退火(tu hu)等幾種。球化退火(tu hu):使鋼中碳化物球狀化而進行的退火(tu hu)工常用的球化退火(tu hu)有 普通球化退火(tu hu)和等溫球化退火(tu hu)兩種，工藝主要用於模具、量具和刃具鋼等。第二十页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1221 所謂正火就是將鋼材或鋼件加熱到合適的溫度，保溫適當時間 后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。2.正火之主要應用:(1).對於一些含碳量較

17、高的鋼材,改善其組織結構,為以後熱處理(如:球墨化處理)作準備.(2).對含C量0.4%的中、低碳鋼可用正火代替退火作預先熱處理,獲得合適的硬度,便於切削加工(ji gng);(3).含C量在0.40.7%的不太重要的工件可在正火狀態下使用，即作為最終熱處理。正火正火第二十一页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1222退火(tu hu)與正火退火與正火之目的退火與正火之目的1.軟化鋼材以便切削加工軟化鋼材以便切削加工;2.消除殘余應力消除殘余應力,防止工件防止工件(gngjin)變形變形,開裂開裂;3.細化晶粒

18、細化晶粒,改善組織結構改善組織結構,提高鋼的機械性能提高鋼的機械性能;退火與正火之區別退火與正火之區別1.加熱溫度不同加熱溫度不同,一般正火加熱溫度高於退火加熱溫一般正火加熱溫度高於退火加熱溫度度2.正火與退火最明顯不同在於正火冷卻速度稍快正火與退火最明顯不同在於正火冷卻速度稍快.第二十二页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1223淬火淬火(cu hu)將工件加熱一定溫度後將工件加熱一定溫度後,保溫一段時間後保溫一段時間後,取出工取出工件使其快速冷卻的操作方法件使其快速冷卻的操作方法.淬火之目的淬火之目的 一般

19、都是為獲得馬氏體一般都是為獲得馬氏體(一種非常一種非常(fichng)硬的硬的晶體結構晶體結構),提高工件的機械性能提高工件的機械性能,如硬度和耐磨性如硬度和耐磨性.淬火介質淬火介質3.鹽水鹽水 4.鹼浴鹼浴第二十三页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1224 所謂回火就是鋼件淬硬后，再加熱到稍低於淬火溫度，保溫一定時間，然後冷卻到室溫的熱處理工藝。回火目的：(1)合理地調整力學性能，使工件滿足使用要求；(2)穩定組織，使工件在使用過程中不發生組織轉變，從 而保證工件的尺寸、形狀不變；(3)降低或消除(xioc

20、h)淬火內應力，以減少工件的變形並防止開裂。(按照加熱溫度的不同)(1)低溫回火(回火溫度在250以下);(2)中溫回火(回火溫度在350500);(3)高溫回火回火溫度在500650.回火回火(hu hu)第二十四页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1225深冷處理深冷處理 深冷處理就是鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續在以下的介質中冷卻的 熱處理工藝，也稱為冷處理，是淬火過程的繼續。深冷處理目的：為了最大限度的減少殘余奧氏體(常溫下不穩定組織，容易引起尺吋變吋等)，以進一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用(shyn

21、g)過程中因殘余奧 氏體的分解而引起的變形，同時強度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。第二十五页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1226 材質模具失效鋼內疏鬆鋼內疏鬆化學成份偏析帶狀組織鋼的鈍靜度差帶狀(網狀)碳化物球化退火質量不好熱處理回火次數不當硬度不當淬火溫度不當加熱速度不當冷卻速度不當保溫時間不當爐內气份不當機械加工表面粗造度差連結角半徑過小磨削損傷電加工質量差加工應力未除去尺寸精度差設計材料纖維取向不合理硬度不合理選材不當配合精度不當有尖角連結角半徑過小厚薄壁差大操作模具預熱溫度不當終鍛溫度偏低

22、冷卻條件不當壓鑄溫度不當 (熱鍛溫度)潤滑條件差去應力次數少設備狀況不好模具安裝不當模具模具(mj)零件失效原零件失效原因分析因分析第二十六页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1227模具模具(mj)失效失效特征特征一、冷作模具失效特征一、冷作模具失效特征:斷裂失效斷裂失效/磨損失效磨損失效/疲勞失效疲勞失效/塑性塑性變形。變形。二、熱作模具失效特征二、熱作模具失效特征:1.1.熱磨損熱磨損:主要是模具與被加工的紅熱主要是模具與被加工的紅熱金屬坯料金屬坯料(p(p lio)lio)之間的摩擦得不到潤滑，之間的摩

23、擦得不到潤滑，被紅熱的金屬坯料被紅熱的金屬坯料(p(p lio)lio)氧化，型腔表氧化，型腔表面層被回火軟化，而氧化又加劇了磨損面層被回火軟化，而氧化又加劇了磨損,形形成無數的摩擦溝痕。成無數的摩擦溝痕。2.2.冷熱疲勞冷熱疲勞:占失效模具總數的占失效模具總數的6070%6070%。冷熱疲勞是模具表面經受反復加熱和冷卻冷熱疲勞是模具表面經受反復加熱和冷卻所產生的應力引起疲勞的結果。所產生的應力引起疲勞的結果。第二十七页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1228模具失效模具失效(sh xio)特征特征3.3.腐

24、蝕腐蝕:在高溫下受到流體金屬的物理和化學在高溫下受到流體金屬的物理和化學作用作用(zuyng)(zuyng)，在壓鑄模具表面產生的腐蝕，在壓鑄模具表面產生的腐蝕-表面平整，棱角變鈍，嚴重影響鑄件的幾表面平整，棱角變鈍，嚴重影響鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質量何形狀、尺寸精度和表面質量 4.4.斷裂失效斷裂失效:在壓鑄模當中約占在壓鑄模當中約占510%510%左右。左右。5.5.塌陷塌陷 模具在服役過程中，模腔型面變形下模具在服役過程中，模腔型面變形下塌，使加工零件呎寸超差，從而造成模具失塌，使加工零件呎寸超差，從而造成模具失效。效。第二十八页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培

25、訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1229材質錯誤材質錯誤:(1)(1)造成熱處理工造成熱處理工(l(l n n)藝不當，熱處理藝不當，熱處理后硬度不足后硬度不足;組織過熱、過燒致使工件報廢組織過熱、過燒致使工件報廢;(2)(2)影響材質機械性能造成模具過早失效；影響材質機械性能造成模具過早失效；材料品質差：材料品質差：材質化學成份與標準不相符；材質化學成份與標準不相符；成份偏析成份偏析:嚴重共晶碳化物帶狀、網狀偏嚴重共晶碳化物帶狀、網狀偏析、夾雜、液析等；析、夾雜、液析等；A 材質材質第二十九页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編

26、號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1230 SLD SLD高倍照片，較完好高倍照片，較完好(wnh(wnho)o)的魚骨狀共晶碳化物的魚骨狀共晶碳化物(不合格不合格)SKH51試樣中部橫向金相試樣中部橫向金相(jn xin)照片照片(不合不合格格)SKH51SKH51共晶碳化物不均共晶碳化物不均(b j(b jn)n)勻度勻度2 2級級(合格合格)SLD)SLD共晶碳化物不均共晶碳化物不均(b j(b jn)n)勻度勻度1.51.5級級(合格合格)第三十页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1

27、231材質不良材質不良(bling)開裂案例開裂案例 模板開裂模板開裂的主要原因的主要原因是材料內部是材料內部碳化物分布碳化物分布嚴重不均材嚴重不均材質不良所致，質不良所致，而磨削而磨削(m(m xixio)o)工序進工序進給量過大，給量過大，亦起促進作亦起促進作用。用。第三十一页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1232 還須注意其熱處理工藝性，因還須注意其熱處理工藝性，因還須注意其熱處理工藝性，因還須注意其熱處理工藝性，因模具斷面尺寸不均勻形狀結構不模具斷面尺寸不均勻形狀結構不模具斷面尺寸不均勻形狀結構不模

28、具斷面尺寸不均勻形狀結構不合理合理合理合理(如尖角如尖角如尖角如尖角)等將促成熱處理加等將促成熱處理加等將促成熱處理加等將促成熱處理加工時。因強大的熱處理應力、組工時。因強大的熱處理應力、組工時。因強大的熱處理應力、組工時。因強大的熱處理應力、組織應力雙重作用，而致使織應力雙重作用，而致使織應力雙重作用，而致使織應力雙重作用，而致使(zhsh(zhsh(zhsh(zhsh)開裂之可能。開裂之可能。開裂之可能。開裂之可能。W/E W/E加工時會打破原加工時會打破原有應力平衡，應力重新有應力平衡，應力重新分配時導致模板分配時導致模板(mb(mbn)n)薄弱處發生開裂。薄弱處發生開裂。B.模具模具(

29、mj)結構設計与結構設計与熱處理熱處理第三十二页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1233YK30YK30、SKS3SKS3模板模板(mb(mbn)n)校變形開裂檢討校變形開裂檢討:熱處理校正時間過長、回火前溫度熱處理校正時間過長、回火前溫度(80)(80)偏偏 低、存在回火不及時之疑點低、存在回火不及時之疑點;材質經質量追溯均存在質量缺陷。材質經質量追溯均存在質量缺陷。SLDSLD結構復雜件加工中開裂異常原因結構復雜件加工中開裂異常原因:冷卻模式選擇不當且工件出油溫度過低；冷卻模式選擇不當且工件出油溫度過低；

30、回火不及時及回火入爐溫度過高回火不及時及回火入爐溫度過高(450)(450)。壓變形時機控制不當；壓變形時機控制不當；工件結構不對稱且直角太多；工件結構不對稱且直角太多；裂紋裂紋裂紋裂紋C.熱處理加工熱處理加工(ji gng)操作操作控制不當控制不當第三十三页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1234基體組織基體組織基體組織基體組織高溫回火燒傷層高溫回火燒傷層高溫回火燒傷層高溫回火燒傷層二次淬火二次淬火二次淬火二次淬火 燒傷層燒傷層燒傷層燒傷層D D 磨加工磨加工(ji(ji g gng)ng)的影響的影響第三十四页，共35页。品質保証課系列培訓教材品質保証課系列培訓教材 編號編號/版本版本:GL-QE-05/00 2003/08/1235mm,mm,該變質層模具該變質層模具(mj)(mj)使用壽命將產生較大影使用壽命將產生較大影響。響。E.E.線切割線切割(qi(qig g)(W/E)(W/E)及放電及放電(EDM)(EDM)加工的影響加工的影響第三十五页，共35页。