模具材料及表面强化处理1.pptx

《模具材料及表面强化处理1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具材料及表面强化处理1.pptx（97页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、工程一工程一 模具钢基础理论模具钢基础理论任务一任务一 概述概述任务二任务二 模具钢的分类、性能及主要用途模具钢的分类、性能及主要用途任务三任务三 模具钢的主要用途模具钢的主要用途任务一任务一 概述概述一、模具钢的重要性一、模具钢的重要性随着工业技术的迅速开展，国内外的制造工业广泛地采用无切削、少随着工业技术的迅速开展，国内外的制造工业广泛地采用无切削、少切削加工工艺，如用精密冲压、精密锻造、压力铸造、冷挤压、热挤切削加工工艺，如用精密冲压、精密锻造、压力铸造、冷挤压、热挤压及等温超塑成形等新工艺，代替传统的切削加工工艺。模具已成为压及等温超塑成形等新工艺，代替传统的切削加工工艺。模具已成为其

2、主要的成形工具，家用电器行业约其主要的成形工具，家用电器行业约80%的零部件、机电行业约的零部件、机电行业约70%的零部件均采用模具成形，塑料、橡胶、陶瓷、建材、耐火材料制品的零部件均采用模具成形，塑料、橡胶、陶瓷、建材、耐火材料制品大局部也依靠模具成形。例如，一种中型载重汽车的改型，需要模具大局部也依靠模具成形。例如，一种中型载重汽车的改型，需要模具4000多套，重达多套，重达2000多吨多吨;生产一种型号的照相机，需要模具生产一种型号的照相机，需要模具500多多套。在不少行业中，模具费用已经占产品本钱的套。在不少行业中，模具费用已经占产品本钱的15%30%。因此，。因此，工业产品质量的改善

3、、生产率的提高、本钱的降低、产品更新换代的工业产品质量的改善、生产率的提高、本钱的降低、产品更新换代的下一页返回任务一任务一 概述概述速度，在很大程度上取决于模具的制造精度和质量、制造周期、生产速度，在很大程度上取决于模具的制造精度和质量、制造周期、生产本钱、使用寿命等因素。所以国外有人宣称本钱、使用寿命等因素。所以国外有人宣称“模具是工业开展的基石模具是工业开展的基石”“模具是促进社会繁荣的动力模具是促进社会繁荣的动力”，这充分说明工业兴旺国家对模具，这充分说明工业兴旺国家对模具生产的重视，因此其模具工业开展迅速，并成为一种新兴的行业。生产的重视，因此其模具工业开展迅速，并成为一种新兴的行业

4、。20世纪世纪80年代以来，年代以来，、德国等工业兴旺国家，模具工业的产值都、德国等工业兴旺国家，模具工业的产值都超过了机床工业的产值。超过了机床工业的产值。1976-1985年的年的10年内，年内，机械制造工业的机械制造工业的产值增加产值增加2倍，而模具工业的产值增加倍，而模具工业的产值增加3倍，到倍，到1991年，其模具工业的年，其模具工业的产值到达产值到达18330亿口元。模具钢是模具工业最重要的技术和物质基础，亿口元。模具钢是模具工业最重要的技术和物质基础，近年来，随着模具工业的迅速开展，模具钢开展也极为迅速。世界各近年来，随着模具工业的迅速开展，模具钢开展也极为迅速。世界各国都把模具

5、钢产量统计到合金工具钢中，其产量约占合金国都把模具钢产量统计到合金工具钢中，其产量约占合金上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述工具钢产量的工具钢产量的70%80%。目前，工业兴旺国家的合金工具钢产量约。目前，工业兴旺国家的合金工具钢产量约占该国钢总产量的占该国钢总产量的0.1%，而口本，在，而口本，在1978-1990年，钢的年产量一直年，钢的年产量一直在在1亿吨左右，而合金工具钢热轧钢材的年产量却从亿吨左右，而合金工具钢热轧钢材的年产量却从6.79万吨上升到万吨上升到13.22万吨，增长了将近万吨，增长了将近1倍。我国主要特殊钢厂在倍。我国主要特殊钢厂在1986-1997年的年的11年间

6、，合金模具钢的产量每年的平均增长速率为年间，合金模具钢的产量每年的平均增长速率为12%，由，由4.88万吨上万吨上升到升到11.3万吨，其开展速度与国外一致。万吨，其开展速度与国外一致。二、开展简史二、开展简史模具是从锤、斧、凿等手工工具逐步开展而来的。人类从铁器时代开模具是从锤、斧、凿等手工工具逐步开展而来的。人类从铁器时代开始，就采用钢铁材料制造手工工具。人们在埃及大金字塔中发现了约始，就采用钢铁材料制造手工工具。人们在埃及大金字塔中发现了约5000年前可能是由陨铁制成的铁制工具残片。早在公元前年前可能是由陨铁制成的铁制工具残片。早在公元前900年，希年，希上一页 下一页返回任务一任务一

7、概述概述腊诗人荷马腊诗人荷马(Homer)写的长诗奥德赛写的长诗奥德赛(Odyssey)中，就有关于钢铁中，就有关于钢铁工具淬火的记载。公元前工具淬火的记载。公元前350年，印度人制成了乌兹钢年，印度人制成了乌兹钢(Wootz Steel),它是先将铁矿固态复原制成海绵铁，然后与木炭混合、密封、加热，它是先将铁矿固态复原制成海绵铁，然后与木炭混合、密封、加热，通过渗碳而制成的。但是，早期的工具钢属于简单一般碳素钢。自从通过渗碳而制成的。但是，早期的工具钢属于简单一般碳素钢。自从蒸汽机问世后，工业产品由手工制造变成机器制造，切削加工的速度蒸汽机问世后，工业产品由手工制造变成机器制造，切削加工的速

8、度提高，成形负荷增大，对手工工具材料的质量、使用性能、工艺性能提高，成形负荷增大，对手工工具材料的质量、使用性能、工艺性能的要求越来越高，碳素工具钢已无法满足要求，为此，的要求越来越高，碳素工具钢已无法满足要求，为此，1868年穆施特年穆施特(Robert Mushet)提出一种合金工具钢，其化学成分为提出一种合金工具钢，其化学成分为20%C，20%Mn,70%W，可以空淬，被称为穆施特钢，可以空淬，被称为穆施特钢(Mushet Steel)。几年之。几年之后，这种钢在英国舍菲尔德后，这种钢在英国舍菲尔德(Sheffield)的工厂投人生产，主要用于的工厂投人生产，主要用于上一页 下一页返回任

9、务一任务一 概述概述制造刀具，由于它比当时用的碳素工具钢耐磨性好，使用寿命长，所制造刀具，由于它比当时用的碳素工具钢耐磨性好，使用寿命长，所以成为当时应用广泛的合金工具钢。以成为当时应用广泛的合金工具钢。19世纪世纪90年代，通过研究，将上述锰含量达年代，通过研究，将上述锰含量达2%的穆施特钢中的锰用的穆施特钢中的锰用铬代替，变成铬钨钢。铬代替，变成铬钨钢。1893年布鲁斯林年布鲁斯林(H.A.Brustlein)向米德沃向米德沃(Midvale)公司提出的两个铬钨工具钢样品的化学成分，如公司提出的两个铬钨工具钢样品的化学成分，如表表1-1所示。所示。1895年泰勒年泰勒(F.W.Taylor

10、)首先发现上述合金工具钢提高淬火温度可首先发现上述合金工具钢提高淬火温度可以得到红硬性，使工具能在较高的切削速度下使用，提出了以得到红硬性，使工具能在较高的切削速度下使用，提出了“高速钢高速钢”的概念。的概念。1903年泰勒又和怀特年泰勒又和怀特(M.White)等推举一种含等推举一种含0.7%C,14%W的合金工具钢，的合金工具钢，1904-1906年在上述钢中添加年在上述钢中添加0.35Vo。1910年又将年又将 提高到提高到0.7%，成为当代，成为当代W18Cr4V型高速钢的雏形。型高速钢的雏形。上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述在此期间低合金工具钢也取得了很多成就，在此期间低合金

11、工具钢也取得了很多成就，1895年卡本特年卡本特(Carpenter)钢公司生产成分为钢公司生产成分为1.00%C,2.50%Cr的工具钢。的工具钢。1897-1898年生产了含年生产了含1.18%C,0.94%Cr,0.78%W的低合金工具钢。的低合金工具钢。20世纪世纪20年代开展了一系列的合金模具钢，主要有年代开展了一系列的合金模具钢，主要有:(1)高碳高铬型冷作模具钢。高碳高铬型冷作模具钢。(2)1%C,5%Cr并加人钥的中合金空淬冷作模具钢。并加人钥的中合金空淬冷作模具钢。(3)适用于制造压铸模具的热作模具钢。适用于制造压铸模具的热作模具钢。(4)研究了铬钨型高耐热性热作模具钢。研究

12、了铬钨型高耐热性热作模具钢。(5)开始进行易切削模具钢的研究，到开始进行易切削模具钢的研究，到3040年代开展成石墨化模具钢年代开展成石墨化模具钢和各种易切削模具钢。和各种易切削模具钢。上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述为了进一步改善低合金冷作模具钢的淬透性，减少淬火变形，从为了进一步改善低合金冷作模具钢的淬透性，减少淬火变形，从20世世纪纪40 80年代，各国陆续开展了一批低合金微变形冷作模具钢。从年代，各国陆续开展了一批低合金微变形冷作模具钢。从70年代以来，为了简化热处理工艺、节省能源，开展了一批火焰淬火模年代以来，为了简化热处理工艺、节省能源，开展了一批火焰淬火模具钢具钢;为了进

13、一步改善冷作模具钢的综合性能，国外开展了一批为了进一步改善冷作模具钢的综合性能，国外开展了一批 为为8%左右，再加人左右，再加人Mo,V等合金元素的高韧性、高耐磨性冷作模具钢。等合金元素的高韧性、高耐磨性冷作模具钢。为了适应热作模具钢开展需要，在为了适应热作模具钢开展需要，在20世纪世纪2030年代开展的含钨量高年代开展的含钨量高的铬钨系热作模具钢的基础上开展了钥系、钨钥系及铬系热作模具钢，的铬钨系热作模具钢的基础上开展了钥系、钨钥系及铬系热作模具钢，低碳高速钢和基体钢型的热作模具钢。低碳高速钢和基体钢型的热作模具钢。20世纪世纪50年代以后，随着石化工业的迅速开展，塑料迅速成为一种重年代以后

14、，随着石化工业的迅速开展，塑料迅速成为一种重要的工业材料，为了满足塑料制品成形模具的需要，各国迅速开展了要的工业材料，为了满足塑料制品成形模具的需要，各国迅速开展了上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述一批不同类型的专用塑料模具钢，目前在不少先进工业国家已经形成一批不同类型的专用塑料模具钢，目前在不少先进工业国家已经形成专用的钢种系列，如渗碳型、预硬型、整体淬硬型、耐蚀型、时效硬专用的钢种系列，如渗碳型、预硬型、整体淬硬型、耐蚀型、时效硬化型等塑料模具用钢。化型等塑料模具用钢。我国是世界文明古国之一，钢铁生产技术始于公元前我国是世界文明古国之一，钢铁生产技术始于公元前5世纪的春秋战世纪的春秋

15、战国时期，到西汉逐渐兴盛起来。至东汉时期，我国已创造了白口铸铁国时期，到西汉逐渐兴盛起来。至东汉时期，我国已创造了白口铸铁柔化处理技术，即高韧性可锻铸铁的生产技术。我国生铁冶炼技术的柔化处理技术，即高韧性可锻铸铁的生产技术。我国生铁冶炼技术的创造要比欧洲早创造要比欧洲早1900年，而可锻铸铁生产技术更是比欧洲早年，而可锻铸铁生产技术更是比欧洲早2300年。年。我国在春秋晚期已经创造了块炼渗碳钢技术，如长沙杨家山出土的春我国在春秋晚期已经创造了块炼渗碳钢技术，如长沙杨家山出土的春秋晚期的钢剑，就是秋晚期的钢剑，就是 为为0.50%的中碳钢。其生产工艺是先将铁矿的中碳钢。其生产工艺是先将铁矿石固态

16、复原成海绵铁，然后进行渗碳，再经反复折叠锻打，最后锻打石固态复原成海绵铁，然后进行渗碳，再经反复折叠锻打，最后锻打成具有多层结构的钢制工具。成具有多层结构的钢制工具。上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述在钢的热处理技术上，我国早在战国后期已广泛采用淬火工艺，如河在钢的热处理技术上，我国早在战国后期已广泛采用淬火工艺，如河北易县燕下都北易县燕下都44号墓出土的钢剑和钢戟，都经过淬火处理，呈现针状号墓出土的钢剑和钢戟，都经过淬火处理，呈现针状马氏体显微组织。马氏体显微组织。我国采用钢铁制造模具也是很早的。在战国时期，就率先使用生铁制我国采用钢铁制造模具也是很早的。在战国时期，就率先使用生铁制造

17、铸造用的模具造铸造用的模具(铁范铁范)，用来浇铸铸铁的斧、凿、镰等工具。在河北，用来浇铸铸铁的斧、凿、镰等工具。在河北兴隆县和河南新郑县，先后出土了大量战国时代的铁范。通过铸铁模兴隆县和河南新郑县，先后出土了大量战国时代的铁范。通过铸铁模具的使用，不仅可以改善铸造铁器的质量，而且由于模具可以屡次使具的使用，不仅可以改善铸造铁器的质量，而且由于模具可以屡次使用，能够显著地提高生产效率，降低生产本钱，对社会生产力的开展用，能够显著地提高生产效率，降低生产本钱，对社会生产力的开展起到较大的推动作用。起到较大的推动作用。我国冷作模具开展也比较早，明代出版的天工开物一书中就记载我国冷作模具开展也比较早，

18、明代出版的天工开物一书中就记载有将钢尺锥成线眼，将钢条抽过线眼冷拔成钢丝，然后将钢丝剪断制有将钢尺锥成线眼，将钢条抽过线眼冷拔成钢丝，然后将钢丝剪断制上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述成针的工艺过程。说明当时已经采用钢制的冷拉模具生产针用钢丝。成针的工艺过程。说明当时已经采用钢制的冷拉模具生产针用钢丝。17世纪以来，通过产业革命，欧洲的钢铁生产技术得到迅速开展。而世纪以来，通过产业革命，欧洲的钢铁生产技术得到迅速开展。而我国从我国从19世纪以来长期受封建主义、官僚资本主义和世纪以来长期受封建主义、官僚资本主义和 的统治，沦为的统治，沦为半封建半殖民地社会，生产技术停滞不前，到半封建半殖民

19、地社会，生产技术停滞不前，到1949年年 成立前年成立前年产钢仅产钢仅15.8万吨。基本上不能生产模具钢，模具用钢几乎全部依靠进万吨。基本上不能生产模具钢，模具用钢几乎全部依靠进口。口。成立后，我国模具钢的生产技术取得了迅速开展，在成立后，我国模具钢的生产技术取得了迅速开展，在1997年，年，仅冶金系统几个主要特殊钢厂的合金模具钢产量已达仅冶金系统几个主要特殊钢厂的合金模具钢产量已达11万吨，居于世万吨，居于世界前列，国产模具钢基本上能满足国内模具行业的需要，而且还有局界前列，国产模具钢基本上能满足国内模具行业的需要，而且还有局部出口。部出口。上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述自自 成立

20、成立60年来，我国通过引进和自己研制开辟，逐渐形成了我国年来，我国通过引进和自己研制开辟，逐渐形成了我国的模具钢钢种系列。的模具钢钢种系列。1952年引进苏联国家标准，制定了我国重工业部年引进苏联国家标准，制定了我国重工业部部颁合金工具钢标准部颁合金工具钢标准;1959年，根据我国资源情况，制定了冶金工业年，根据我国资源情况，制定了冶金工业部部颁合金工具钢标准部部颁合金工具钢标准YB 7-1959。到。到1977年，在年，在 原来的钢种系列原来的钢种系列的基础上，汲取我国历年来科研开辟工作的经验，制定了我国第一个的基础上，汲取我国历年来科研开辟工作的经验，制定了我国第一个合金工具钢国家标准合金

21、工具钢国家标准GB 1299-1977。1985年对该标准进行修订，颁年对该标准进行修订，颁发了发了GB/T 1299-1985,1999年进行再次修订，颁发了年进行再次修订，颁发了GB/T 1299-2000，从而建立了具有我国特色的、接近世界先进水平的，包括冷作，从而建立了具有我国特色的、接近世界先进水平的，包括冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢和无磁模具钢的模具钢种系列，以模具钢、热作模具钢、塑料模具钢和无磁模具钢的模具钢种系列，以适应使用部门和生产部门的需要。适应使用部门和生产部门的需要。上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述三、国外模具钢开展概况三、国外模具钢开展概况随着工业生产技

22、术的开展和新材料的不断出现，模具的工作条件口益随着工业生产技术的开展和新材料的不断出现，模具的工作条件口益苛刻，对模具钢的性能、质量、品种等方面也不断地提出更高更新的苛刻，对模具钢的性能、质量、品种等方面也不断地提出更高更新的要求，为此，世界各国近年来都积极地开辟了具有各种特性、适应不要求，为此，世界各国近年来都积极地开辟了具有各种特性、适应不同要求的新型模具钢，并在品种、质量、生产工艺和生产装备上开展同要求的新型模具钢，并在品种、质量、生产工艺和生产装备上开展了大量的工作，取得了迅速的进步，下面分述如下了大量的工作，取得了迅速的进步，下面分述如下:1.塑料模具钢高速开展并系列化塑料模具钢高速

23、开展并系列化由于石化工业的开展，各种性能优越的塑料材料不断涌现，尤其是由于石化工业的开展，各种性能优越的塑料材料不断涌现，尤其是20世纪世纪70年代以后工程塑料品种的大量开辟，塑料已经成为一种重要的年代以后工程塑料品种的大量开辟，塑料已经成为一种重要的工业材料，广泛用于国民经济的各部门。从航天器到舰艇，从建筑材工业材料，广泛用于国民经济的各部门。从航天器到舰艇，从建筑材上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述料到农业生产，从家用电器到儿童玩具都离不开塑料制品，而塑料制料到农业生产，从家用电器到儿童玩具都离不开塑料制品，而塑料制品大局部采用模具成形，为此，不少工业兴旺国家塑料模具的产值已品大局部

24、采用模具成形，为此，不少工业兴旺国家塑料模具的产值已经居模具产值的第一位，塑料模具钢也迅速开展并成为一个专用钢种经居模具产值的第一位，塑料模具钢也迅速开展并成为一个专用钢种系列。系列。现行的现行的ASTM A681标准中，塑料模具钢为标准中，塑料模具钢为P系列，包括系列，包括7个个钢号钢号;大同特殊钢株式会社有大同特殊钢株式会社有13个塑料模具钢号。个塑料模具钢号。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)小尺寸模具用中碳调质钢。小尺寸模具用中碳调质钢。(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)为改进切削性能的含硫

25、、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)时效钢和马氏体时效钢用于制造复杂、精密、高镜面模具，模具时效钢和马氏体时效钢用于制造复杂、精密、高镜面模具，模具上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述在固溶态加工，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。处理变形小等特点。(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模具或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。成形复合强化塑料的模具。(6)渗碳型塑料模具钢渗碳型塑料模具钢(低碳合金钢低

26、碳合金钢)。(7)耐蚀塑料模具钢耐蚀塑料模具钢(含不锈钢含不锈钢)，耐聚氯、聚氟乙烯腐蚀。，耐聚氯、聚氟乙烯腐蚀。(8)镜面抛光模具钢镜面抛光模具钢(超高纯度钢超高纯度钢)，制造镜片、镜头等塑料制品。，制造镜片、镜头等塑料制品。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1)冷作模具钢冷作模具钢目前世界上通用的冷作模具钢可分三类目前世界上通用的冷作模具钢可分三类:低合金冷作模具钢，以低合金冷作模具钢，以 上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述ASTM A681标准中的标准中的O1(9CrWMV)为代表为代表;中合金冷作模具钢，以中合金冷作模具钢，以A2(Cr5MolV)钢为代表钢

27、为代表;高合金冷作模具钢，以高合金冷作模具钢，以D2(Cr12Mo1V)钢为钢为代表。除此之外，处于开辟研制阶段的还包括如下几种新型冷作模具代表。除此之外，处于开辟研制阶段的还包括如下几种新型冷作模具钢钢:(1)高韧性、高耐磨性冷作模具钢。有些冷作模具如冷墩模具、厚板高韧性、高耐磨性冷作模具钢。有些冷作模具如冷墩模具、厚板冲剪模具对模具材料既要求有良好的耐磨性，又要求较高的韧性，通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，用型冷作模具钢不能满足需要。为此，、口本等在、口本等在20世纪世纪70-80年年代开辟出一批高韧性、高耐磨性冷作模具钢，如

28、代开辟出一批高韧性、高耐磨性冷作模具钢，如 的的Vasco Die(8Cr8Mo2V2Si),Vasco Wear(8Cr8Mo2VWSi)，的的QGM-8(8Gr8Mo2SiV),DG53(Cr8Mo2SiV),TCD(Cr8V2MoTi)等。该类钢等。该类钢上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述碳化物细小、弥散，抗弯强度、断裂韧性、耐磨性、可切削性、可磨碳化物细小、弥散，抗弯强度、断裂韧性、耐磨性、可切削性、可磨削性、抗回火稳定性高，热处理变形小，将来有可能开展成为一种通削性、抗回火稳定性高，热处理变形小，将来有可能开展成为一种通用型冷作模具钢。用型冷作模具钢。(2)火焰淬火冷作模具钢。

29、为简化工艺、缩短模具制造周期，开展了火焰淬火冷作模具钢。为简化工艺、缩短模具制造周期，开展了一些适应火焰淬火要求的专用钢号，如口本的一些适应火焰淬火要求的专用钢号，如口本的SX105(7CrMnSiMoV)SX35(Cr8MoV)等，其特点是淬火温度范围宽，淬透性较高，以适应等，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，广泛用于汽车制造业。火焰局部加热空冷淬火的要求，广泛用于汽车制造业。(3)粉末冶金冷作模具钢。用粉末冶金方法生产，在制粉过程中，由粉末冶金冷作模具钢。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，可显著改善于钢

30、水雾化后迅速凝固，形成非常细小、弥散的碳化物，可显著改善上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述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、高合金碳、高合金(尤其是高钒含量尤其是高钒含量)、高耐磨性的模具钢和钢基碳化钦，如、高耐磨性的模具钢和钢基碳化钦，如德国的德国的X320(CrVMo135),碳含量超过碳含量超过3%，含钒量超过，含钒量超过5%，细小、弥，细小、弥散分布的碳化物面积达散分布的碳化物面积达50%,制造特种陶瓷模具的寿命高于硬质合金模制造特种陶瓷模具的寿命高于硬质合金模具。具。2)热作模具钢热作模具

31、钢热作模具钢主要用于制造金属材料热成形的模具材料，用量最大的为热作模具钢主要用于制造金属材料热成形的模具材料，用量最大的为三类通用型热作模具钢三类通用型热作模具钢:低合金热作模具钢，代表性钢号为低合金热作模具钢，代表性钢号为5CrMnMo和和5CrNiMo;中合金热作模具钢，代表性钢号为中合金热作模具钢，代表性钢号为H13(4Cr5MoSiV1),H11(4Cr5MoSiV),H10(4Cr3Mo3SiV);高合金热作模具钢，应用高合金热作模具钢，应用上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述最广的钢号为最广的钢号为H21(相当于相当于3Cr2W8V)。为适应一些热作模具的特殊要。为适应一些热作

32、模具的特殊要求，研制了一些新型高性能热作模具钢，主要有以下几种求，研制了一些新型高性能热作模具钢，主要有以下几种:(1)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的成基体钢。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。散分布，钢的强韧性和热疲劳性能好。(2)低碳高速钢。低碳高速钢是通过将高速钢的低碳高速钢。低碳高速钢是通过将高速钢的W。降至。降至0.3%0.6%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，又得到，这

33、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。改善钢的韧性和热疲劳性能。(3)高温热作模具钢。对于以马氏体为基体的热作模具钢，当工作温高温热作模具钢。对于以马氏体为基体的热作模具钢，当工作温度超过度超过700 时，其高温强度急剧下降，使模具磨损、变形而早期失时，其高温强度急剧下降，使模具磨损、变形而早期失上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述效。为此，近效。为此，近20年来，国内外相继开辟了以奥氏体为基体组织的年来，国内外相继开辟了以奥氏体为基体组织的CrMn系和系和CrMnNi系热作模具钢，加人钒、钨、钥等合金元素，通过系热作模具钢，加人钒、钨、钥等合金元素

34、，通过时效硬化提高钢的强度、硬度和耐磨性，以适应工作温度为时效硬化提高钢的强度、硬度和耐磨性，以适应工作温度为700 800 热作模具的要求。但是这类钢的导热性差、线热作模具的要求。但是这类钢的导热性差、线(膨膨)胀系数大、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，如热疲劳性差，不宜制作激冷激热条件下工作的高温模具，如 的的5Mn15Cr10V2,5Mn15Ni5Cr8Mo2V2等。等。(4)高温耐蚀模具钢。为了改善模具在高温下抗液态金属及其他介质高温耐蚀模具钢。为了改善模具在高温下抗液态金属及其他介质的冲蚀和抗高温氧化能力，针对压铸模具和压制玻璃制品的模具，开的冲蚀和抗高温

35、氧化能力，针对压铸模具和压制玻璃制品的模具，开展了高温耐蚀模具钢，如展了高温耐蚀模具钢，如 三菱制钢公司开辟的用于制造玻璃成形模三菱制钢公司开辟的用于制造玻璃成形模具的具的3Cr13MoV钢。钢。上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述(5)高淬透性热作模具钢。为适应特大型锻模模块用钢的需要，在高淬透性热作模具钢。为适应特大型锻模模块用钢的需要，在5CrNiMo钢的基础上增加钢的基础上增加Ni,Cr,Mo等合金元素的含量，改善钢的淬透等合金元素的含量，改善钢的淬透性、热强性和韧性，如性、热强性和韧性，如ISO 4975-1980E标准中的标准中的40NiCrMoV4，法国，法国N F-35-5

36、90标准中的标准中的40NCDA16(40Ni4Cr2Mo)等。等。(6)中合金高强韧性热作模具钢。这类钢能够比较合理地使用合金元中合金高强韧性热作模具钢。这类钢能够比较合理地使用合金元素，降低了产品的生产成木，因此近几年开展较快，如在素，降低了产品的生产成木，因此近几年开展较快，如在H13钢的基钢的基础上降低铬含量，提高钒含量，开展以础上降低铬含量，提高钒含量，开展以MC型碳化物为主要强化相的型碳化物为主要强化相的钢种，代表性的钢钢种，代表性的钢A如瑞典的如瑞典的QRO80,QRO90M。3.模具钢品种规格多样化，产品精料化、制品化模具钢品种规格多样化，产品精料化、制品化为了提高模具制造业的

37、生产效率和材料利用率，缩短模具制造周期，为了提高模具制造业的生产效率和材料利用率，缩短模具制造周期，上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述配合模具工业的标准化、系列化、设计和制造过程中配合模具工业的标准化、系列化、设计和制造过程中CAD/CAM技术技术的应用，模具钢的品种规格迅速向多样化、精料化、制品化开展。的应用，模具钢的品种规格迅速向多样化、精料化、制品化开展。(1)品种规格多样化。相当局部的模具，如塑料模具、冷冲模、下料品种规格多样化。相当局部的模具，如塑料模具、冷冲模、下料模、剪切模、压铸模等大局部是由几块扁平形部件组装而成的，所以模、剪切模、压铸模等大局部是由几块扁平形部件组装而成

38、的，所以国外合金工具钢钢材产量中扁钢和厚板占较大的份额。如口本，国外合金工具钢钢材产量中扁钢和厚板占较大的份额。如口本，1990年以来，合金工具钢热轧钢的扁钢和板带产量占总产量的年以来，合金工具钢热轧钢的扁钢和板带产量占总产量的40%以上。以上。ASTM A681-1984合金工具钢标准中对锻造扁钢、热轧扁钢、热轧板合金工具钢标准中对锻造扁钢、热轧扁钢、热轧板材、冷拉扁钢的技术条件都分别做了详细的规定。材、冷拉扁钢的技术条件都分别做了详细的规定。(2)精料化。国外模具钢已口趋精料化，由钢厂直接提供不同要求的、精料化。国外模具钢已口趋精料化，由钢厂直接提供不同要求的、经过机械加工的、高尺寸精度、

39、无脱碳层的精料。国外有些主要的模经过机械加工的、高尺寸精度、无脱碳层的精料。国外有些主要的模上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述具钢生产厂的模具钢精料的比例已占具钢生产厂的模具钢精料的比例已占60%左右，如左右，如 ，ASTM A681-1984合金工具钢标准中对合金工具钢精料分别就粗车棒材，冷拉棒材，合金工具钢标准中对合金工具钢精料分别就粗车棒材，冷拉棒材，无心磨削棒材，冷拉方钢、扁钢，精密磨削的方钢、扁钢等品种的技无心磨削棒材，冷拉方钢、扁钢，精密磨削的方钢、扁钢等品种的技术条件做了详细的规定。术条件做了详细的规定。1984年已专门公布经过机械加工的合金工具年已专门公布经过机械加工的合

40、金工具钢扁钢及方钢的专用标准钢扁钢及方钢的专用标准ASTM A685-1984。(3)制品化。由冶金厂供给经过淬回火和精加工的模板、模块等制品，制品化。由冶金厂供给经过淬回火和精加工的模板、模块等制品，模具厂可以直接采购标准模块，只对模具的型腔或刃部进行精加工后模具厂可以直接采购标准模块，只对模具的型腔或刃部进行精加工后即可与标准模架配套组装后交货。由于模具成形后不需要再进行最终即可与标准模架配套组装后交货。由于模具成形后不需要再进行最终热处理就可以直接使用，所以既保证模具的使用性能，又可以防止由热处理就可以直接使用，所以既保证模具的使用性能，又可以防止由于热处理而引起的模具变形、氧化、脱碳、

41、开裂等质量问题。该于热处理而引起的模具变形、氧化、脱碳、开裂等质量问题。该上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述类制品适宜制造形状复杂、大型、精密、长寿命的塑料模具，深受模类制品适宜制造形状复杂、大型、精密、长寿命的塑料模具，深受模具制造行业的欢送。具制造行业的欢送。4.模具材料性能高级化模具材料性能高级化近近20年，为提高模具的质量，延长使用寿命，工业兴旺国家把提高模年，为提高模具的质量，延长使用寿命，工业兴旺国家把提高模具材料的质量和性能放在重要的位置。在此，重点介绍以下三方面具材料的质量和性能放在重要的位置。在此，重点介绍以下三方面:(1)高纯洁度模具钢。钢的纯洁度提高到一定水平，不但

42、可以改进钢高纯洁度模具钢。钢的纯洁度提高到一定水平，不但可以改进钢的原有性能，而且可以赋予钢新的性能，的原有性能，而且可以赋予钢新的性能，大同特殊钢公司把大同特殊钢公司把SKD61钢中钢中 ,从从0.03%降到降到0.01%以下，冲击韧性提高一倍以上。日以下，冲击韧性提高一倍以上。日立金属公司把立金属公司把SKD61钢中钢中 从从0.03%降低到降低到0.001%，钢的冲击韧，钢的冲击韧性从性从40 提高到提高到130 。德国蒂森把。德国蒂森把2344EFS钢中钢中上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述降低到降低到0.003%以下，且细化晶粒，钢的抗疲劳性能明显提高。提高以下，且细化晶粒，钢

43、的抗疲劳性能明显提高。提高模具钢的纯洁度，将降低钢中夹杂物的含量，从而有效地提高钢的抛模具钢的纯洁度，将降低钢中夹杂物的含量，从而有效地提高钢的抛光性能和外表粗糙度，这对塑料模具钢尤为重要。因此，光性能和外表粗糙度，这对塑料模具钢尤为重要。因此，山阳特殊山阳特殊钢公司规定高纯度模具钢中的钢公司规定高纯度模具钢中的(2)等向性模具钢。模具大局部是多向受力，因此提高模具钢的等向等向性模具钢。模具大局部是多向受力，因此提高模具钢的等向性，改善钢的横向韧性和塑性，使其与纵向性能接近，就可以大幅度性，改善钢的横向韧性和塑性，使其与纵向性能接近，就可以大幅度提高模具的使用寿命。近提高模具的使用寿命。近20

44、年来，国外不少特殊钢厂都采用不同的工年来，国外不少特殊钢厂都采用不同的工艺措施致力于开辟高等向性模具钢，并且各自命名了一些商业品牌，艺措施致力于开辟高等向性模具钢，并且各自命名了一些商业品牌，如奥地利百乐钢厂首先命名的如奥地利百乐钢厂首先命名的ISODISC;口本口立金属公司安来工厂口本口立金属公司安来工厂命名的命名的ISOTROPY;高周波钢业公司命名的高周波钢业公司命名的Microfined等。这种等。这种上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述高等向性模具钢横向的韧性和塑性值，可以相当于纵向性能的高等向性模具钢横向的韧性和塑性值，可以相当于纵向性能的80%95%。(3)生产高性能模具钢必

45、须采用新工艺、新技术和新装备。生产低合生产高性能模具钢必须采用新工艺、新技术和新装备。生产低合金模具钢时采用精炼、大断面无缺陷连铸、高刚度连轧机及高精度轧金模具钢时采用精炼、大断面无缺陷连铸、高刚度连轧机及高精度轧制、可控气氛热处理炉，不同类型的精整和精加工以及无损探伤技术。制、可控气氛热处理炉，不同类型的精整和精加工以及无损探伤技术。生产高合金模具钢或性能要求很高的模具钢还需要采用精料、双真空生产高合金模具钢或性能要求很高的模具钢还需要采用精料、双真空冶炼、电渣重熔、钢锭高温均匀化处理、大压下量多向锻造、多向轧冶炼、电渣重熔、钢锭高温均匀化处理、大压下量多向锻造、多向轧制、大型水压机开坯、精

46、锻机组合锻造以及真空退火等来进一步提高制、大型水压机开坯、精锻机组合锻造以及真空退火等来进一步提高钢的纯度、细化组织和提高钢的等向性能。钢的纯度、细化组织和提高钢的等向性能。5.我国模具钢生产技术现状及展望我国模具钢生产技术现状及展望上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述 成立以来，我国模具钢生产开展较快，从无到有，从仿制到自行成立以来，我国模具钢生产开展较快，从无到有，从仿制到自行开辟，在短短的开辟，在短短的60年内，我国模具钢产量已跃居世界前列。绝大局部年内，我国模具钢产量已跃居世界前列。绝大局部国外的标准钢号和在科研试制中的模具钢号，我国基本上均开展生产国外的标准钢号和在科研试制中的模

47、具钢号，我国基本上均开展生产和研制工作。通过几次钢种的和研制工作。通过几次钢种的 和标准修订，已经初步形成比较完整和标准修订，已经初步形成比较完整的具有中国特色的模具钢系列，在模具钢的生产技术、品种质量、科的具有中国特色的模具钢系列，在模具钢的生产技术、品种质量、科技开辟以及应用工作等方面都取得了较多的新成就。当然，由于开展技开辟以及应用工作等方面都取得了较多的新成就。当然，由于开展时间较晚，我国与工业兴旺国家相比，在某些方面还存在一些问题和时间较晚，我国与工业兴旺国家相比，在某些方面还存在一些问题和差距。差距。1)钢种系列与产品结构钢种系列与产品结构从我国从我国1999年制定的国家标准年制定

48、的国家标准GB/T 1299-2000来看，钢种系列比较来看，钢种系列比较上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述完整，既包括了国内外通用的性能较好的模具钢，也纳人了一些国内完整，既包括了国内外通用的性能较好的模具钢，也纳人了一些国内研制的、在生产应用中取得良好使用效果的新钢种，基本上可以满足研制的、在生产应用中取得良好使用效果的新钢种，基本上可以满足模具制造业的需要。但是在钢种系列，产品的结构和应用方面还存在模具制造业的需要。但是在钢种系列，产品的结构和应用方面还存在着一些问题，主要有着一些问题，主要有:(1)钢种系列有待进一步完善，如用量很大的塑料模具钢，在钢种系列有待进一步完善，如用量很

49、大的塑料模具钢，在GB/T 1299 2000中只纳人了中只纳人了3Gr2Mo(相当于相当于 钢号钢号P20)和和3Gr2NiMnMo(相当于瑞典相当于瑞典ASSAB718)两个钢号，显然不能满足各种不同类型的塑两个钢号，显然不能满足各种不同类型的塑料模具的要求。此外，陶瓷、玻璃、耐火砖等非金属制品成形模具也料模具的要求。此外，陶瓷、玻璃、耐火砖等非金属制品成形模具也有待于开展先进的模具钢。有待于开展先进的模具钢。(2)钢种产品结构的选择不合理，如塑料模具产量很大，但目前钢种产品结构的选择不合理，如塑料模具产量很大，但目前90%上一页 下一页返回任务一任务一 概述概述左右的塑料模具均采用碳素结

50、构钢制造，模具的使用寿命短、质量差，左右的塑料模具均采用碳素结构钢制造，模具的使用寿命短、质量差，因此压制的塑料制品质量不高。冷作模具钢的钢号系列比较完整，但因此压制的塑料制品质量不高。冷作模具钢的钢号系列比较完整，但目前占产量目前占产量70%左右的是左右的是Cr12,Cr12MoV,CrWMn三个钢号。世界上三个钢号。世界上用量较大、综合性能较好的用量较大、综合性能较好的A2(Cr5Mo1V)钢，虽然已纳人国家标准，钢，虽然已纳人国家标准，但产量很少，高耐磨的但产量很少，高耐磨的D2(Cr12Mo1V1)钢，用量也不高。热作模具钢，用量也不高。热作模具钢的产品结构要好一些，通过钢的产品结构要