《模具材料讲义》PPT课件.ppt

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1、VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2012.05.16.CHD 模具材料模具材料VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD模具材料模具的分类()模具材料的选用()模具材料的热处理模具的失效VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD1.1.金金属属材料的性能材料的性能金金属属材料的性能包括材料的性能包括使用性能使用性能和和工工艺性能性能。1.使用性能是指使用性能是指为了保了保证零件的正常工作，材料零件的正常工作，材料应具具备的性能，的性能，它它包括物理

2、包括物理性能、化性能、化学学性能和力性能和力学学性能性能.1.1力力学学性能：强度、塑性、硬度、冲性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲性、疲劳强度强度 1.2物理性能：密度、熔点、物理性能：密度、熔点、导电性、性、导热性、性、热膨膨胀性、磁性性、磁性 1.3化化学学性能：耐腐性能：耐腐蚀性、高性、高热抗抗氧氧化性化性2.工工艺性能是指金性能是指金属属材料在被加工材料在被加工过程中，适程中，适应各各种种加工工加工工艺方法的性能，方法的性能，如如铸造性能、造性能、焊接性能、接性能、热处理性能和切削加工性能等。理性能和切削加工性能等。2.1铸造性能造性能 2.2锻造性能造性能 2.3焊接性能接性能

3、2.4热处理性能理性能 2.5切削加工性能切削加工性能 2.6冲冲压性能性能VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD1.1金属材料的力学性能1.机械零件或其他结构件在使用过程中，会受到各种外力的作用。金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能，它是保证保证零件和构件正常工作应具备的主要性能。衡量金属材料力学性能的指标主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。力学性能不仅是机械零件设计、选材、验收、鉴定的主要依据，也是对产品加工工程实行质量控制的重要参数。2.金属材料在加工和使用过程中所受到的外力成为载荷。1）静载荷，是指在短时间内以高速

4、度作用于零件上的载荷。2）冲击载荷，是指在短时间内以高速度作用于零件上的荷重。3）交变载荷，是指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷。3.金属材料在载荷作用下发生的尺寸和形状的变化称为变形。按去除载荷后变形是否能完全恢复的情况，变形可分为弹性变形和塑性变形。去除载荷后零件的变形能立即恢复原状，即随载荷的作用而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形；若去除载荷后零件的变形不能完全消失而是保留一部分残余变形，这种不能恢复的残余变形称为塑性变形，也称为永久变形。根据载荷作用不同，变形又可分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等五种变形方式。4.金属材料在受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部作用着与

5、外力相对抗的历，称为内力。单位面积上的内力叫做应力。简述材料受拉伸载荷或压缩载荷时，其横截面积上的应力的计算公式。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD强度定定义：金：金属属材料在材料在静静载荷作用下，抵抗塑性荷作用下，抵抗塑性变形和形和断断裂的能力成裂的能力成为强度。金强度。金属属材料的强度越高，抵抗塑材料的强度越高，抵抗塑性性变形和形和断断裂的能力，在工作中所能承受的裂的能力，在工作中所能承受的载荷就越大。金荷就越大。金属属材料的强度按受力材料的强度按受力类型分型分为抗拉强度、抗拉强度、抗抗压强度、抗剪强度、抗强度、抗剪强度、抗弯弯强度和抗

6、强度和抗扭扭强度五强度五种种。一般情。一般情况况下多用抗拉强度作下多用抗拉强度作为衡量金衡量金属属材料强度材料强度的依据。金的依据。金属属材料的抗拉强度是通材料的抗拉强度是通过拉伸拉伸试验测定的。定的。1）拉伸）拉伸试验2）拉伸曲）拉伸曲线 在拉伸在拉伸试验过程中，程中，试验机自机自动以拉伸力以拉伸力F为纵坐坐标，以拉伸量，以拉伸量L为横横坐坐标，画画出一出一条条拉伸力拉伸力F与与伸伸长量量L的的关关系曲系曲线，称称为力力-拉伸曲拉伸曲线或拉伸曲或拉伸曲线。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD3）由拉伸曲）由拉伸曲线可以看出，低可以看出，低碳

7、碳钢试样的拉伸的拉伸过程可分程可分为以下几以下几个个阶段：段：-弹性性变形形阶段段(op)：在拉伸：在拉伸试验时，若施加在，若施加在试样上的上的载荷未超荷未超过Fp，那，那么么在此在此阶段段试样所所发生的生的变形均形均为弹性性变形，即形，即载荷去除后荷去除后试样的形的形状状和尺寸可以恢和尺寸可以恢复复原原状状。Fp为试样能恢能恢复复到原始形到原始形状状和尺寸的最大和尺寸的最大载荷。荷。-屈服屈服阶段段(pe):若若载荷超荷超过Fp时，试样开开始出始出现微量的塑性微量的塑性变形，形，则卸除卸除载荷后荷后试样的的变形不能完全消失，即形不能完全消失，即试样的形的形状状和尺寸不能恢和尺寸不能恢复复原原

8、状状。当当载荷荷达达到到Fe时，试样开开始始发生明生明显的塑性的塑性变形。形。-强化强化阶段段(em):当当载荷超荷超过Fe后，材料后，材料开开始出始出现明明显的塑性的塑性变形，同形，同时欲使欲使试样继续伸伸长，载荷也必荷也必须不不断断增加，增加，即即随随着塑性着塑性变形量的增加，形量的增加，试样变形抗力也逐形抗力也逐渐增加，增加，这种种现象象称称为形形变强化。强化。Fm为试样拉拉断断前所能承受的前所能承受的最大最大载荷。荷。-颈缩阶段段(mz):当当载荷增加到最大荷增加到最大值Fm时，试样开开始局部截面始局部截面积缩小，出小，出现颈缩现象，象，变形主要集中在形主要集中在颈缩部位。部位。VIS

9、ION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑性定定义：塑性是指金：塑性是指金属属材料在外力作用下材料在外力作用下产生塑性生塑性变形而不形而不断断裂的能力。塑性表示了金裂的能力。塑性表示了金属属材料在材料在断断裂前裂前产生塑性生塑性变形的能力的大小。金形的能力的大小。金属属材料的塑性也是通材料的塑性也是通过拉伸拉伸试验测定的，衡量指定的，衡量指标有有断断后伸后伸长率和率和断断面收面收缩率率两种两种。材料具材料具备一定的塑性才能一定的塑性才能进行各行各种种成型加工，如冷冲成型加工，如冷冲压、锻造、造、轧制等。制等。钢的塑性的塑性较好，能通好，能通过锻造成型。

10、造成型。铸铁的的断断后伸后伸长率几乎率几乎为零，塑性很差，所以不能零，塑性很差，所以不能进行塑性行塑性变形加工。另外，具有一定塑性的零件，偶尔形加工。另外，具有一定塑性的零件，偶尔过载也能由于也能由于发生一定量的塑性生一定量的塑性变形而不致立即形而不致立即断断裂，在一定程度上保裂，在一定程度上保证了零件的工作安全性，因此了零件的工作安全性，因此对于重于重要的要的结构构零件要求必零件要求必须具具备一定的塑性。塑性一定的塑性。塑性并并不是越大越好，一般不是越大越好，一般来来说，各，各种种零件零件对塑性的要求有一定塑性的要求有一定的限度。的限度。钢材的塑性材的塑性过大，一般其强度大，一般其强度会会降

11、低，降低，这不但不但会会降低降低钢制零件的使用制零件的使用寿寿命，而且命，而且会会加大零件的自加大零件的自身重量，浪身重量，浪费材料。材料。定定义：硬度是指金：硬度是指金属属材料抵抗其他更硬物体材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力，是衡量金入其表面的能力，是衡量金属属材料材料软硬程度的指硬程度的指标。（1）布氏硬度）布氏硬度(BH)（2）洛氏硬度）洛氏硬度(HR)（3）维氏硬度氏硬度(HV)硬度VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD冲击韧性定定义：金：金属属材料抵抗冲材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力成荷作用而不被破坏的能力成为冲冲击韧性。衡

12、量指性。衡量指标是冲是冲击吸收功吸收功AkVISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD疲劳强度1）疲）疲劳现象：象：实际生生产中有中有许多机器零件，如多机器零件，如齿轮、弹簧、衢州等，都是在交簧、衢州等，都是在交变载荷下工作的。承受交荷下工作的。承受交变载荷的零件，在工作荷的零件，在工作应力低于其屈服强度力低于其屈服强度时，经过较长时间的工作也的工作也会会发生突然生突然断断裂，裂，这种种现象象称称为疲疲劳。疲疲劳断断裂是在裂是在实现无明无明显塑性塑性变形的情形的情况况下突然下突然发生的，故其具有很大的危生的，故其具有很大的危险性。性。2）疲）疲劳强度

13、强度 金金属属材料在无材料在无数数次交次交变载荷的作用下而不荷的作用下而不发生生断断裂的最大裂的最大应力，力，称称为疲疲劳强度，用强度，用-1表示。疲表示。疲劳强强度的度的数数值 越大，材料抵抗疲越大，材料抵抗疲劳破坏的能力越强。破坏的能力越强。3）提高疲）提高疲劳强度的措施强度的措施 疲疲劳断断裂是在零件裂是在零件应力集中的局部力集中的局部区区域域发生的，疲生的，疲劳断断裂的宏裂的宏观断断口都有一口都有一个个疲疲劳裂裂纹的策源地和裂的策源地和裂纹扩展展区区。因此疲因此疲劳强度除了强度除了与与材料的材料的属属性有性有关关外，零件表面外，零件表面状状态和和内内部缺陷部缺陷对疲疲劳强度的影强度的影

14、响响也很大，如表面擦也很大，如表面擦伤(刀痕、打刀痕、打记号号、磨、磨裂等裂等)、表面粗糙度、加工、表面粗糙度、加工纹路、腐路、腐蚀、内内部裂部裂纹与与夹杂等。表面很小的等。表面很小的伤痕都痕都会会造成尖造成尖锐的缺口，的缺口，产生盈利集中使生盈利集中使-1大大大大下降。零件的疲下降。零件的疲劳强度除了强度除了与与材料材料属属性有性有关关之外，之外，还可以采取下列措施可以采取下列措施来来加以提高：改善零件的加以提高：改善零件的结构构形式，避免尖角、缺口、形式，避免尖角、缺口、截面突截面突变等，以避免等，以避免应力集中一起疲力集中一起疲劳裂裂纹；采用化；采用化学学热处理、表面淬火、理、表面淬火、

15、喷丸和丸和滚压等表面强化等表面强化处理，提高其表面强度；理，提高其表面强度；降低零件表面粗糙度，提高表面加工降低零件表面粗糙度，提高表面加工质量，量，尽尽可能可能减减少可能成少可能成为疲疲劳源的表面源的表面损伤和缺陷等一系列措施均可提高零件的疲和缺陷等一系列措施均可提高零件的疲劳强度。强度。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD1.21.2金金属属材料的工材料的工艺性能性能 金金属属材料的工材料的工艺性能是指在制造机械零件和工具的性能是指在制造机械零件和工具的过程中，金程中，金属属材料适材料适应各各种种加工方法的性能。工加工方法的性能。工艺性能

16、性能标志着金志着金属属材料制成成品的材料制成成品的难易程度，直接影易程度，直接影响响到工件加工的到工件加工的质量、生量、生产效率和加工成本。工效率和加工成本。工艺性能主要性能主要包括包括铸造性能、造性能、锻造性能、造性能、焊接性能、接性能、热处理性能以及切削加工性能等。理性能以及切削加工性能等。铸造性能造性能铸造是指造是指将将熔化后的金熔化后的金属属液液浇入入铸模中，待凝固、冷却后模中，待凝固、冷却后获得所需形得所需形状状和性能的零件的成型方法。和性能的零件的成型方法。铸造是造是获得得零件毛坯的主要方法之一。零件毛坯的主要方法之一。铸造性能是指金造性能是指金属属的的铸造成形造成形过程中程中获得

17、得优质铸件的能力。件的能力。铸造性能通常用金造性能通常用金属属液的流液的流动性、收性、收缩性等表示。金性等表示。金属属的流的流动性越好，收性越好，收缩率越小，率越小，则表明表明铸造性能越好。造性能越好。锻造性能造性能锻造是指利用冲造是指利用冲击力或力或压力使金力使金属属产生生变形的加工方法。形的加工方法。锻造性能是指金造性能是指金属属材料材料锻造造时会会改改变形形状状而不而不产生裂生裂纹的性能。的性能。锻造性能好，表面金造性能好，表面金属属易于易于锻造成形。造成形。锻造性能造性能与与金金属属的塑性和的塑性和变性抗力有性抗力有关关，金，金属属的塑性越的塑性越好，好，变性抗力越小，性抗力越小，则锻

18、造性能越好。造性能越好。黄黄铜和和铝合金在室合金在室温状温状态下就有良好的下就有良好的锻造性能；造性能；钢在加在加热状状态下下锻造性能造性能较好，低好，低碳碳钢的的锻造性能比中造性能比中碳碳钢、高、高碳碳钢，非合金，非合金钢比相同含比相同含碳碳量的合金量的合金钢好；好；铸铜、铸铝和和铸铁则不能不能进行行锻造。造。焊接性能接性能焊接性能是指在接性能是指在两两块分离的金分离的金属属之之间通通过加加热或加或加压，使其牢固地，使其牢固地结合成一合成一个个整体的加工方法。整体的加工方法。焊接性能是指接性能是指材料在限定的加工材料在限定的加工条条件下，通件下，通过焊接方法接方法获得得复复合合设计要求的要求

19、的焊接接接接头的性能。的性能。焊接性一般根据接性一般根据焊接接时产生的裂生的裂纹敏感性和敏感性和焊缝区区力力学学性能的性能的变化化来来判判断断。如低。如低碳碳钢和低和低碳碳合金合金钢焊接性能良好，其接性能良好，其焊接接质量容易量容易保保证，焊接工接工艺简单；高；高碳碳钢和高合金和高合金钢焊接性能接性能较差，差，焊接接时需要采用需要采用预热或或气气体保体保护焊等，等，焊接工接工艺复复杂。热处理性能理性能热处理是通理是通过对固固态下的材料下的材料进行加行加热、保、保温温、冷却，、冷却，从从而而获得所需要的得所需要的组织和性能的工和性能的工艺。钢的的热处理性能理性能包括淬透性、晶粒包括淬透性、晶粒长

20、大大倾向、回火向、回火稳定性、定性、变形形与开与开裂裂倾向等。向等。切削加工性能切削加工性能切削加工性能是金切削加工性能是金属属材料切削加工的材料切削加工的难以程度。切削加工性能的好坏，直接影以程度。切削加工性能的好坏，直接影响响零件的表面零件的表面质量、刀具的量、刀具的寿寿命、命、切削加工成本等。切削切削加工成本等。切削VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.模具材料的模具材料的选择模具的应用：模具的应用：随着现代工业技术的迅速发展，诸多产品零件广泛采用各种先进的金属随着现代工业技术的迅速发展，诸多产品零件广泛采用各种先进的金属无切削、

21、少切削加工新工艺生产，如精密锻造、精密铸造、精密冲压、恒无切削、少切削加工新工艺生产，如精密锻造、精密铸造、精密冲压、恒温超塑性成形等加工新技术。这些先进的加工技术是离不开与产品相适应温超塑性成形等加工新技术。这些先进的加工技术是离不开与产品相适应的模具的。模具加工有材料利用率高、生产效率高、产品质量好、解决能的模具的。模具加工有材料利用率高、生产效率高、产品质量好、解决能源、生产成本低等优点，因此，模具在现代机械制造业中日益广泛得到应源、生产成本低等优点，因此，模具在现代机械制造业中日益广泛得到应用。用。模具的质量和性能好坏、寿命的长短，直接关系到产品的质量、寿命和模具的质量和性能好坏、寿命

22、的长短，直接关系到产品的质量、寿命和经济效益。模具材料及热处理以及表面强化工艺是影响模具质量、性能及经济效益。模具材料及热处理以及表面强化工艺是影响模具质量、性能及使用寿命诸多因素中的主要因素。为了提高模具的质量和使用寿命，降低使用寿命诸多因素中的主要因素。为了提高模具的质量和使用寿命，降低成本，增加效益，就要求合理选用模具材料，正确选择热处理及表面强化成本，增加效益，就要求合理选用模具材料，正确选择热处理及表面强化工艺，大力推广应用新材料、新工艺和新技术。工艺，大力推广应用新材料、新工艺和新技术。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.

23、模具材料的模具材料的选择模具的分模具的分类：1）按模具结构形式分类：冲模中的单工序模(COVER MODULE)、复合模、级进模等(CORE PLATE)；塑料成型模具中的压缩模、注塑模(PLATE等)、挤出模(HOSE FEED).2）按模具使用对象分类：如电工模具、汽车模具、电视机模具等。3）按模具材料分类：如钢模、铸铁模、硬质合金模等。4）按工艺性质分类：冲孔模、落料模、拉伸模、弯曲模、塑料成型模、吸塑模、吹塑模5）按模具服役条件分类：冷作模具、热作模具、塑料模具、玻璃模具、陶瓷模具。6）按模具成型加工工艺性质和使用对象为主的综合分类：金属板材成型模具、费金属材料制品成型模具、金属体积成

24、型模具、简易模具（通用模具与经济模具）等2.1模具及模具材料的分类：模具及模具材料的分类：VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.模具材料的模具材料的选择模具材料的分模具材料的分类：制造模具的材料一般可分制造模具的材料一般可分为钢铁材料、非材料、非铁金金属属及其合金材料和及其合金材料和费金金属属材料三大材料三大类。应用最多的是用最多的是钢铁材料，其中主要的又是模具材料，其中主要的又是模具钢。根据模具。根据模具的服役的服役条条件，通常件，通常将将模具模具钢分分为以下四以下四种种类型。型。1）冷作模具钢：目前我国研制和应用过的冷作模具钢多达4

25、0多种。按钢的化学成分、工艺性能极其承载能力，冷作模具钢又可分为10类。2）热作模具钢：低耐热高韧性热作模具钢、中耐热韧性热作模具钢 高耐热行热作模具钢、特殊用途热作模具钢。3）塑料模具钢：碳素塑料模具钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢。4）其他模具材料：玻璃模具及陶瓷模具所用的材料。2.1模具及模具材料的分类：模具及模具材料的分类：VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHDText分分类CHD实例例图例例冷作模具单工序继进模具冲裁模(blanking die;punching die)使板材分离，得到

26、所需形状和尺寸的平片毛坯或制件的冲模。1.COVER MODULE2.PLATE(STEEL)3.CONTACT PLATE4.CORE PLATE5.CLIP(P/REG)弯曲模（bending die）将毛坯或半成品制件弯曲成一定形状的冲模。冷挤压模extrusion die使金属挤压成形的模具 冷镦模cold heading die 在冷镦机上使坯料切断、预成形、成形为冷成形件的模具 2.1.2.1.2.1.2.1.冷作模具冷作模具冷作模具钢的性能要求：冷作模具是在常温下对材料进行压力加工或其他加工所使用的模具冷作模具失效形式主要是磨损、脆断、弯曲、咬合、啃伤、塌陷、软化等。VISION

27、 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.模具材料的模具材料的选择使用性能要求：使用性能要求：冷作模具在使用中受到冷作模具在使用中受到较高的高的压缩、拉伸、拉伸、弯弯曲、冲曲、冲击、摩擦等机械力、摩擦等机械力的作用。因此，的作用。因此，对冷作模具冷作模具钢的使用性能要求有以下要求：的使用性能要求有以下要求：1）具有高的耐磨性.硬度5262HRC；模具热处理后的组织为：细小针状回火马氏体(或下贝氏体)和分布均匀、细小的粒状碳化物。2）具有高的强度：被加工材料的变形抗力较大，使模具受到强烈的挤压、弯曲、剪切和摩擦力的综合作用，所以应具有高的强度。3）具有足

28、够的韧性。模具材料的韧性要根据模具的工作条件来决定，如冲厚板冷冲模，在工作时要承受较大的冲击载荷，故应选择高韧性的冷作模具钢；而冲薄板的冷冲模，通常受到的是小能量多次冲击载荷的作用，模具常见的失效形式是疲劳断裂，因此，韧性不比要求过高，可选择强度和韧性配合较好的冷作模具钢。4）具有较强的抗咬合性。咬合是指金属材料在拉伸受力流动成形的过程中，润滑油膜在高压摩擦下被破坏，此时被拉伸件金属”冷焊”在模具型腔表面出现金属瘤的现象，继续拉伸将增加成形工件的表面粗糙度值或出现划痕，严重时无法继续工作。影响咬合性的主要因素是成形材料的性质，镍基合金、奥氏体不锈钢等有较强的咬合倾向。模具工作表面进行氮化或镀硬

29、铬并抛光，可有效提高拉伸模具的抗咬合性。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.模具材料的模具材料的选择5）具有较高的疲劳抗力。冷作模具通常是在交变载荷作用下发生疲劳破坏的，因此冷作模具需要有较高的疲劳抗力。导致模具疲劳失效的因素有：模具表面有粗糙、有微笑刀痕，模具表面脱碳、钢中有带状和网状碳化物、晶体粗大等。2.工艺性能要求1）良好的可锻性。锻造不仅能减少模具材料的切削加工余量，节约钢材，而且能改善钢的组织状态机减少钢的内部缺陷。为了获得良好的锻造质量，模具材料应具备热锻变形抗力小、锻造温度范围宽、塑性好，锻裂、冷裂及析出网状碳化物的倾

30、向小的优点。2）良好的可切削加工性。3）良好的可磨削加工。通常为保证模具具有较小的表面粗糙度值和较高的尺寸精度，模具都需经磨削加工。4）良好的热处理工艺性。冷作模具一般都需要经过淬火回火处理，因此模具材料应具有良好的热处理工艺性，主要包括淬透性、淬硬性、回火稳定性、过热敏感性、氧化脱碳敏感性、淬火变形和开裂倾向等。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD冷作模具冷作模具钢及其及其热处理理冷作模具冷作模具钢的主要性能要求：的主要性能要求：高变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、抗黏着性能常用材料常用材料包括：包括：碳碳素工具素工具钢，T10A，T12

31、A低合金低合金钢，9Mn2V、CrWMn、9SiCr、GCr15高合金高合金钢，Cr12、Cr12MoV合金合金钢主要特点：主要特点：含C量高、含较多合金元素、合金元素降低钢的马氏体相变点Ms冷作模具冷作模具主要用于金属或非金属材料的冲裁、拉伸、弯曲等工序。工作零件承受拉压、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等多种机械力作用。主要失效形式主要失效形式：断裂、堆塌、磨损、黏着（咬合）、啃伤、软化等冷作模具钢冷作模具钢侧重硬度、耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性为主。冷作模具钢热处理特点：冷作模具钢热处理特点：加热方式(预热或阶梯式升温）、加热介质（采用控制气氛炉、真空炉）、冷却方式（较缓和的

32、冷却方式以减少变形）、表面处理（深冷处理、渗氮）、工序间防护（及时清理）碳素工具钢的热处理：用于要求不太高的小型简单冷作模具工作零件，（T8A,T10A)，T10A应用最普遍，强度和韧性较高。碳素工具钢淬透性差，常规淬火后淬硬层1.53.0mm。低合金钢的热处理：俗称油淬钢，这类钢一般淬火温度较低，在油中冷却，变形小，尺寸稳定性好。主要有：鉻钨锰钢(CrWMn，9CrWMn)，锰钒钢(9Mn2V)，高碳鉻钢（Cr2），鉻硅钢(9SiCr)高合金钢的热处理高合金钢的热处理：主要是高鉻高碳钢，淬透性极高，具有微变形性，也叫微变形钢，是高级冷作钢。代表钢号Cr12，Cr12MoV，Cr12W，Cr5

33、MoV等火焰淬火冷作模具钢火焰淬火冷作模具钢的热处理：为简化大型、特大型冷作模具的生产过程而专门研制的，其热处理特点是：淬火温度范围很宽（880-1150），适合手工操作；淬透性很高，空冷后表面硬度高，芯部性能也好；淬火变形倾向性小。应用较普遍的是：7CrSiMnMoVVISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHDVISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD（日立金属HITACHI）SKD11(56.00元/公斤)是一种耐磨性能较佳的通用冷作模具钢.有着良好的淬火性,并且淬火变形量小。用用 途途:此钢易于车削

34、,并宜制锋利刀口,剪刀,圆锯,冷或热作修整模,滚简边,螺丝纹,线模,铣刀,冲压模,圆形滚边,制电力变压器心冲模,切割钢皮轧刀,钢管成型滚简,首筋匠滚简,特殊成型滚简,精密规,形状繁杂之冷压工具,治金,锡作模,塑胶模,螺钉打头模等.冷作模具冷作模具钢与与热作模具作模具钢的的区区别：冷作模具钢侧重硬度、耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性为主。热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、红硬性为主。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHDText2.1.2.1.2.1.2.1.

35、热作模具作模具热作模具钢的性能要求：热作模具处在反复受急热急冷的情况下，同事承受着较大的复杂应力，以及模具型腔与塑性变形的炽热金属之间还存在着相互摩擦力，从而致使模具型腔产生热疲劳裂纹及磨损，精度降低，寿命缩短。分类CHD实例图例例热作模具热锻模(forging die)锻造师利用锻压设备,通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形,从而获得具有一定形状,尺寸和内部组织的工件的一种压力加工方法。（热，温，冷）热：提高金属塑性,降低变形抗力,使之易于流动成形并获得良好的锻后组织。1.COVER-RAW2.BODY-RAW压铸模(Diecasting)压铸是一种利用高压强制将金属熔液压入形状复杂的金属模

36、内的一种精密铸造法。这些材料的抗拉强度，比普通铸造合金高近一倍，对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件 橡胶模具VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD热作模具作模具钢及其及其热处理理热作模具主要有鍛模、作模具主要有鍛模、热挤压模、模、压铸模等模等主要失效形式：主要失效形式：断裂（开裂或机械疲劳裂纹）、塑性变形或型腔堆塌、热疲劳、热磨损和热熔损.热作模具作模具钢的主要特点：的主要特点：除良好的工艺性能外，还要求在不同温度下具有高的强度、韧性、硬度、热稳定性。一般含C量较低，多元合金化（含Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等

37、）较高高韧性性热作模具作模具钢：用于制造受冲击载荷较大的热作模具工作零件。典型典型钢号号：5CrNiMo和5CrMnMo。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD热作模具作模具钢及其及其热处理理高高热强性强性热作模具作模具钢：主要制作主要制作压铸模、机模、机锻模的工作零件。要模的工作零件。要求有求有较高的高的热强性、强性、热疲疲劳性、性、热熔熔损、回火抗力、回火抗力、热稳定性。一般定性。一般含含较多多Cr、W、Si、Mo、V等合金元素。代表等合金元素。代表钢号号有：有：4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1(国国外牌外牌号号H13)、4Cr3M

38、o3SiV高耐磨性高耐磨性热作模具作模具钢：具有具有红硬性和良好的硬性和良好的热磨磨损性，有性，有较高的高的高高温温强度、高强度、高温温韧性和性和热稳定性。代表定性。代表钢号号：3Cr2W8V，含含W量高。量高。淬火淬火温温度高：度高：1100-1150，为减减少少变形，要形，要缓慢升慢升温温，对复复杂、大、大型件型件应预热VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.模具材料的模具材料的选择使用性能要求：使用性能要求：1）具有足够的硬度和高的热硬性、高温耐磨性及良好的韧性。硬度4250HRC；热硬性是指模具材料在一定温度下保持硬度、组织稳定性

39、及抗软化性的能力。对于热作模具来说，热硬性是其重要的性能指标。同时，高的高温硬度也是高温耐磨性的重要保证，如果模具钢不具备高的强度和良好的冲击韧性，模具在使用中就容易开裂而失效。2）具有高的热疲劳强度。模具工作时反复受到急热急冷的作用，其型腔表面就会产生网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，这是热作模具失效的主要原因之一。3）具有良好的导热性。为了降低模具的表面温度，减小其内外部的温差，要求模具钢具有良好的导热性，以避免力学性能下降，模具的型腔尺寸密度降低。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD2.2.模具材料的模具材料的选择2.工艺性能要求1

40、）具有良好的可加工行。为了降低模具的制造成本，提高模具的加工质量，模具应具有良好的冷加工和热加工性（如可锻性、可切削性、可磨削性、热处理工艺性等）。2）具有高的淬透性和回火稳定性。热作模具的几何尺寸一般都较大，尤其是急用热锻模，为保证模具整个截断面获得均匀一致的力学性能，尤其是韧性，则要求模具钢具有高的淬透性。另外，为保证模具的高温强度和高温硬度不降低，要求热作模具钢具有高的回火稳定性。3）具有较高的抗氧化性和抗腐蚀能力。尤其是受热较高的压铸模，不仅要具有良好的抗氧化性能，还要具有抵抗液态金属对模具型腔冲刷和腐蚀的能力，以确保模具的尺寸精度和使用寿命。VISION 2015 PQP 33!HY

41、UNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHDText2.1.2.1.2.1.2.1.塑料模具塑料模具塑料模具钢的性能要求：通常塑料制品成形是由塑料在模具模腔中经过流动、保压和冷却三个主要阶段完成的。在塑料制品成形过程中，模具在承受各种应力(如锁模力、注塑力、压塑力以及热应力等)的作用下，会产生变形和疲劳。分类CHD实例图例例塑料模具塑料注塑模具塑料首先在注塑机加热料筒内受热熔融，然后再注塑机的螺杆或柱塞推动下，经注塑机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到产品。1.PLATE2.CUP3.BRACKET4.CAP塑料压塑模具(包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型)它们

42、是主要用来成型热固性塑料的一类模具，其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方法根据塑料特性，将模具加热至成型温度（一般在103108），然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室，闭合模具，塑料在高热，高压作用下呈软化粘流，经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。1.BRUSH2.BEARING C/P&U/B塑料挤出模具用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。与其对应的生产设备是塑料挤出机，其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融，塑化，通过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品

43、。1.05L-CAP塑料吹塑模具是用来成型塑料容器类中空制品（如饮料瓶、日化用品等各种包装容器）的一种模具，吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型（俗称“注拉吹”），多层吹塑中空成型，片材吹塑中空成型等。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑料模具塑料模具钢及其及其热处理理塑料模具塑料模具钢的主要特点：的主要特点：范范围广：广：从从普通普通钢到到专用用钢。专用用钢已自成体系，已自成体系，钢号号前加前加SM性能要求性能要求严格，格，热处理理难度大，要

44、求可抛光性和度大，要求可抛光性和镜面面质量量避免避免变形形耐腐耐腐蚀易切削性易切削性VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑料模具塑料模具钢及其及其热处理理各各种种钢型的型的热处理理预硬化型塑料模具硬化型塑料模具钢的的热处理理易切削易切削预硬化型塑料模具硬化型塑料模具钢的的热处理理非合金中非合金中碳碳塑料模具塑料模具钢的的热处理理渗渗C型塑料模具型塑料模具钢的的热处理理耐腐耐腐蚀型塑料模具型塑料模具钢的的热处理理时效硬化塑料模具效硬化塑料模具钢的的热处理理VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑

45、料塑料模具模具钢及其及其热处理理预硬化硬化钢泛指泛指钢厂厂已已进行最行最终热处理（淬火回火）的理（淬火回火）的钢材。材。典型典型预硬化塑料模具硬化塑料模具钢为：SM3Cr2Mo.其其热处理工理工艺为：840-880淬火，油冷，淬火，油冷，600-650600-650回火，空冷，回火，空冷，供供应硬度硬度32HRC32HRC。对应的美的美国国钢材材为P20，德，德国国钢40CrMnMo7，日本，日本HPM2。P20钢渗后渗后热处理工理工艺为：820-870淬火淬火,150-260回火，空冷，渗回火，空冷，渗层硬度硬度达达58-64HRC58-64HRC。德德国国钢40CrMnMo7淬透性比淬透性

46、比SM3Cr2Mo好，加工性、好，加工性、抛光性更好。抛光性更好。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑料塑料模具模具钢及其及其热处理理易切削易切削预硬化硬化钢在保在保证原有性能前提下，添加一原有性能前提下，添加一种种或或几几种种易切削合金元素。易切削合金元素。典型材料有：典型材料有：8CrMnWMoVS(8CrS)，含含S易切削易切削钢，热处理硬度理硬度达达4042HRC时，其切削加工性相，其切削加工性相当与当与退退火火态的的T10A钢（200HBS），），可抛光性和光刻浸可抛光性和光刻浸蚀性性好。典型好。典型热处理：理：80010 退火，

47、保退火，保温温2-42-4h h，降降温温到到700-720 700-720，保保温温4-64-6h h，炉炉冷，硬度冷，硬度=229=58=58HRCHRC。高高韧性易切削性易切削钢：5 5CrNiMnMoVSCaCrNiMnMoVSCaVISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑料塑料模具模具钢及其及其热处理理非合金中非合金中碳碳塑料模具塑料模具钢是冶金是冶金质量（量（纯洁度）更高的度）更高的中中碳碳碳碳素素结构构钢，含，含C量在量在0.4%0.6%。典型材料有：典型材料有：SM45、SM50，同同类日本日本钢号号是是S45CS58C。其其热处

48、理工理工艺与与常常规工工艺无无异异，对于小型、精于小型、精度要求不高的塑料模具零件，首度要求不高的塑料模具零件，首选此此钢种种。渗渗C C型塑料模具型塑料模具钢：对受冲受冲击大的塑料模具零件，要求大的塑料模具零件，要求表面硬心部表面硬心部韧，采用渗，采用渗C C钢。一般零件采用。一般零件采用2020CrCr。对表表面面质量要求很高的零件采用量要求很高的零件采用专门钢种种：1212CrNi3ACrNi3A。VISION 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑料塑料模具模具钢及其及其热处理理耐腐耐腐蚀型塑料模具型塑料模具钢用于制造用于制造对金金属属有腐有腐蚀作

49、用的塑料作用的塑料制品模具制品模具 零件。零件。典型典型钢种种有：有：Cr13、9Cr18等可强化等可强化马氏体不氏体不锈钢。其。其热处理理与与一般不一般不锈钢制品制品热处理相同。理相同。时效硬化效硬化型塑料模具型塑料模具钢：对于形于形状复状复杂、高精度、高精度、长寿寿命的塑料模具零件命的塑料模具零件为减减少少热处理理变形和提高模具零件的形和提高模具零件的精度保持性采用精度保持性采用时效硬化效硬化钢。模具零件在固溶。模具零件在固溶处理后理后变软（28-3428-34HRCHRC），），便于加工成型，然后再便于加工成型，然后再时效硬化，效硬化，获得所需得所需综合力合力学学性能。性能。VISION

50、 2015 PQP 33!HYUNDAMInd.Co.,Ltd.CHDCHD塑料塑料模具模具钢及其及其热处理理马氏体氏体时效硬化效硬化钢具有高屈强比、良好切削性能和具有高屈强比、良好切削性能和焊接接性能。典型性能。典型钢种种有有1818NiNi在固溶在固溶状状态下硬度下硬度2828HRCHRC，480 480 时效效3 3h h，硬度可提高到硬度可提高到4343HRCHRC，保保温温时间更更长，硬度，硬度可可达达5252HRCHRC。析出硬化型析出硬化型钢是通是通过固溶固溶处理和沉淀析出第二相而强化，理和沉淀析出第二相而强化，硬度可硬度可达达37-4337-43HRCHRC。代表性代表性钢号号