第四章 工模具钢
第4章_工模具钢
确定淬火温度时，还需要考虑下列因素：
（1）不同工作条件，淬火温度应有所区别 如车刀→高硬度和红硬性→采用较高T淬 ； 中心钻→ 强韧度好→采用较低的T淬 .
（2）形状、尺寸不同，T淬有不同 形状复杂（如锯片、细长拉刀等）和厚薄 悬殊刀具（如三面刃铣刀等）→ 较低T淬。 形状简单的工具可采用较高T淬。 尺寸较小和尺寸很大的刀具→较低T淬；
Dai QX
W Mo
钨是钢获得红硬性的主要元素。M6C型K， 回火时析出W2C；W↓↓热导率→钢导热性差 钼和钨相似， 1％Mo可取代1.5~2.0％W
V
V 显著↑红硬性、↑硬度和耐磨性，细化晶 粒，↓过热敏感性。以VC存在.
Dai QX
Cr
Cr 加热时全溶，保证钢淬透性 ，4％Cr 。 改善抗氧化能力、切削能力
4.5 热作模具钢
热锤锻模具钢,热挤压模具钢,压铸模具钢
4.6 其它类型工具用钢
Dai QX
4.1
主要 矛盾
概述
韧度和耐磨性间的合理平衡→基体成 分和K的性质、数量、形态和分布。
一般含 0.6~1.3%C→ M+足够数量K 。M硬 度高、切断抗力较高、耐磨性好。 什么 M ? Cr、W、Mo、V等:↑淬透性、耐磨性和 热稳定性； Mn、Si辅助加入:↑淬透性，回稳性 第二相K → 球状、细小、均匀分布。
Dai QX
二、高速钢中的碳化物
铸态 组织
鱼骨状莱氏体（Ld）、黑色组织 （δ共析体等）和白亮组织（M+AR）
淬火 态
加热时，K溶解顺序为： M7C3\M23C6型在1000℃左右溶解完 → M6C型在1200℃时部分溶解 → MC型比 较稳定，在1200℃时开始少量溶解。
模具工程材料(1)
5510模具工程材料第一章模具材料概论1．可提高冷作模具钢的抗疲劳性能的因素是: 晶粒细小。
2．反映冷作模具材料的断裂抗力常用指标是：抗拉强度。
3．反映模具的脆断抗力常用的指标是：韧性。
4．马氏体的硬度主要决定于其：碳含量。
5．钢的淬透性主要决定于其：合金元素含量。
6、在、GCr15、T10A、45等钢中，淬透性最好的是：Cr12。
7、表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标是：强度。
8、钢的硬度主要决定于其化学成分和组织。
在奥氏体、渗碳体、铁素体、珠光体等组织中，硬度最大的是：珠光体。
8．韧性：韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，反映了模具的脆断抗力，常用冲击韧度αK来评定。
9、模具失效：是指模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用一般修复方法（刃磨、抛磨）使其重新服役的现象。
10、疲劳抗力：是反映材料在交变载荷作用下抵抗疲劳破坏（2分）的性能指标。
11．模具的主要失效形式是断裂、过量变形、表面损伤和冷热疲劳。
12．在模具中常遇到的磨损形式有：磨料磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。
13．模具材料对模具寿命的影响是模具材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等因素的综合反映。
14．钢的硬度和红硬性取决于钢的化学成分、热处理工艺以及钢的表面处理工艺。
15、模具的主要失效形式有：断裂、过量变形、表面损伤和冷热疲劳。
冷热疲劳主要出现于热作模具，在冷作模具上不出现。
其它三种形式在冷、热作模具上均可能出现。
16．模具材料热处理工艺性主要包括：淬透性；回火稳定性；脱碳倾向；过热敏感性；淬火变形与开裂倾向等。
第二章冷作模具材料1．在冷态下完成对金属或非金属材料进行塑性变形的模具称为：冷作模具。
2．能够造成二次硬化，显著提高钢的热硬性的元素是：钨。
3．常见的调质钢大都属于：中碳低合金钢。
4．在40Cr、GCr15、20CrMnTi、Q235等材料中，淬透性最好的是；20CrMnTi、。
5．在1Cr18Ni9Ti、Cr12、1Cr13、GCr15等合金中，铬元素含量最少的是：GCr15。
模具钢材
产地型号简称单价4CrW2S3cr2w8v 合金工具钢简称合工钢中国40Cr 30CrMnSi日本大同SKD11模具钢52-58skd6141-56热作模具钢材特性用途及特性耐冲击工具用钢，此钢在铬硅钢的基础上加入了 W，因而在具有一定淬透性和高温强度同时，在回火状态下可能获得较高的韧性。
主要用于制作高冲击载荷下操作的工具，如风动工具、錾子、冲裁切边复合模、冲模、冷切用的剪刀等冲剪工具，以及部分小型热作模具。
常用的压铸模具钢。
碳含量较低，有较高韧性和良好的导热性；同时，含有较多的碳化物形成元素铬、钨、钒，相变温度提高，使钢有高的高温强度、硬度和良好的耐热疲劳性；淬透。
适于制造高温、高应力，但不受冲击负荷的压铸铜、铝、镁合金用附模、型芯、浇口套、分流钉、高应力压腊、热剪切刀、热顶锻模、平锻机凸凹模、镶块等。
[2]这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。
此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。
多用于制造高负荷、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件，变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀性管道管子。
厚度不大于6mm薄板材，高效落料模。
冲载模及压印模各种剪刀、镶嵌刀片、木工刀片螺纹轧制模和耐磨滑块冷镦模具，热固树脂成型模，高级量规等深拉成型、冷挤压模具。
工模具用钢
模具增加工艺孔减少变形开裂淬透性因子Si对不同含C量钢的淬透性影响V在不同淬火温度时对淬透性的影响C量越大，Si影响越显著V在较高淬火加热温度下，对淬透性影响显著。
上左:直、锥柄加长麻花钻上右:整体硬质合金钻头铣刀、铰刀、复合刀具及非标准刀具下右:各种合金车刀对焊高速钢锥柄钻头高速钢45钢高速钢直柄麻花钻种碳化物：M6C、M23C6、MC和M7C3C(Fe Mo C),Fe W C(Fe Mo C)，W18Cr4V 高速钢不同淬火温度下的组织特征正常淬火组织(400X)欠热组织(400X)过热组织(400X)过烧组织(200X)W18Cr4V 钢和M2钢淬火温度与未溶碳化物量的关系两种高速钢基体合金含量与奥氏体化温度的关系确定淬火温度时，还需要考虑下列因素：1）不同工作条件，淬火温度应有所区别→↓中心钻及仪表刀具等在使用中发生断头、崩刃等现象W18Cr4V钢在1300℃奥氏体化后过冷奥氏体等温转变曲线残余奥氏体发生马氏体转变，硬度不降低抗弯强度挠度W18Cr4V高速钢回火次数与残余奥氏体量（a）和性能（b）的关系W18Cr4V钢回火一次金相组织（400X）W18Cr4V钢回火三次的金相组织（400X）回火马氏体、碳化物、少量残余奥氏体在开发大尺寸整体高速钢刀具以及生产特殊高合金成分方面，粉末冶金高速钢已显示出重要前景。
特别是高碳高钒型（钒含量可提高到6％）与％以上）仍能具有较好磨削性的极耐磨钢种。
硬度和采用高压水雾化制粉，压制和典型冲压模及产品一、低合金工具钢常用低合金工具钢有9Mn2V 、CrWMn、GCr15、9SiCr等。
9Mn2V特点：Cr12MoV钢的硬度、残余奥氏体量与淬火温度的关系汽车转向节热锻模(大型,700×675×400mm)：承受巨大冲击力锻模模面和模尾的硬度要求不同。
型腔36-42HRC；燕尾：30-35HRC（承受冲击）淬火后模尾一般要补充回火，降低硬度，提高韧度。
工模具钢简介
工模具钢简介
一、高速工具钢是一种重要的工具材料，主要用于制造切削刀具和冷作模具。
1、用于制作刀具材料，它与另一种主要刀具材料硬质合金相比，有下列主要优点：
刀具制造工艺简便能很方便地进行机械加工，这一点对制造形状复杂的刀具特别有利，使用厂能对高速工具钢原材料进行改锻，以改变其形状和尺寸。
刃磨方便，能磨制很锋利的刃口，不一定要使用昂贵的超硬模具CBN砂轮。
高速工具钢热处理后有较高的硬度和耐磨性，视钢种的不同硬度可达61-70HRC，且560摄氏度以下能保持高的热硬度。
高速工具钢热处理后，其抗弯强度与冲击韧性远高于硬质合金，由于其韧性好，适宜制作间断切削，一般可达30m/分，高速工具钢齿轮滚刀采用合理串刀时，滚削速可达100m/分。
2、用于作冷作模具材料，它与一般的冷作模具钢相比，有下列优点：
优良的耐磨性能，模具使用寿命长。
二、目前很多工业产品质量的改善，生产效率的提高，产品成本的降低以及
产品更新换代的速度，在一定程度上取决于模具的制造精度、质量、制造周期、生产成本和使用寿命等因素。
如家用电器约80%左右的零部件依靠模具加工；机电工业中约70%的零部件采用模具成形。
随着世界模具制造业的迅速发展，作为模具工业基础的模具钢，近年来发展也极为迅速。
我公司主要生产高合金模具钢，具有耐磨性，较高的红硬性，纯净度高韧性好的特点。
工程材料学模具钢知识点总结
工程材料学模具钢知识点总结第一篇：工程材料学模具钢知识点总结冷作模具钢：金属在冷态下变形所用的模具钢1.特点工作温度不高，模具主要承受高的压力和冲击力，金属之间有强烈摩擦2.要求具有高硬度和耐磨性，也要有一定韧性3.高铬钢是含Cr12％左右的高碳亚共晶莱氏体钢。
Cr12MoV具有高的淬透性，用于制造大尺寸，形状复杂，承受载荷较大的模具冷作模具王牌4.一次硬化法采用较低温度淬火和低温回火，淬火温度低，晶粒细小，强韧性好。
二次硬化法采用高的淬火温度，进行多次高温回火热作模具钢：用于制造使加热金属或液态金属后会获得所需形状的模具 1.特点受热时间长，冲击力大2.要求高的抗热塑性变形能力，高韧度，高抗热疲劳性和良好的抗热烧蚀性第二篇：《交通运输工程学》知识点总结第一部分填空题1.交通运输具有运输工具、运输服务费用和运动这三个要素。
2.反映运输能力时间运用状况的指标是完好率，反映车辆使用强度的衡量指标是平均车日行程，反映燃料消耗水平的指数是百公里油耗。
3.铁路车站按技术作业性质可分为中间站、区段站、编组站。
4.按船舶营运组织形式不同，水路运输可分为定期船运输、不定期船运输、专用船运输。
5.航线配船包括单线多船型、多线单船型和多线多船型3种情况。
6.从事航空货物运输的主体主要有：航空公司、航空货运公司。
7.运输管道常按所输送的物品不同而分为：原油管道、成品油管道、天然气管道和固体料浆管道。
8.运输管道按用途不同又可分为集输管道、输油（气）管道和配油（气）管道。
9.海上集装箱运输的装卸方法因集装箱船而异，可有下列3种方式：吊上吊下型、驶进驶出型、浮上浮下型。
10.公路集装箱运输方式一般有以下4种：汽车货运方式、全拖车方式、半拖车方式、双拖车合并方式。
11.在路网形态结构中，最常见、最基本的路网形态结构是网格式、无环放射式及有环放射式3种。
12.消除冲突点的交通组织有以下3种方式：环形交叉、渠化交通、交通管制。
工模具钢的韧性和延展性
粉 末 台金 钢具 有高 延展性 的原 因 已经在 前面 有所 论 述。 这类钢 材 中的一 次碳 化物尺 寸小 （图６），从 而不 能 产生 很大 的应 力集 中现 象 ，也就 是说 在韧 性断 裂 时 它们 不 能够起 到 明显的 促进作 用。
与 此 相 反 ，相距 很 近 的 细小 碳 化 物 在 冲 击 应 力 的作 用 下 ，裂 纹 容 易 呈 之 字 型 延 伸 。 图 ９显 示 采 用 Ｖａｎａｄｉｓ ４Ｅ￣ｎＸＷ ４２ （Ｄ２）两 种钢 材 ，在 有缺 口和 无 缺 口两 种试 验 条件 下 的冲 击试 验 结 果 。 图１ ＯＰ，ＩＪ是 这 两种 材 料断 裂韧 性 的测定值 （硬度 ５９ ＨＲＣ，高 温
所 有测 量韧 性 的 方法都是 要确 定 ：材 料在 应 力和 应力 集 中并 存条件 下 抵抗 裂纹延 伸相 对 的或 绝对 的能 力。如要采用冲击方法测定材料的韧性 ，试样必须具 有足够和有效 的Ｖ型缺 口 （应 力集中点 ），保证材料 在开 裂 分离 时所 受到 的拉 应 力低于 其 屈服强 度 ，也就 是说 ，在 断 裂分 离 （裂纹 延伸 ）的过程 中没 有发 生任
２ ０１ １年第１ ２期
汽 车 Ｔ艺 与 材 料 ＡＴ＆Ｍ ｌ 』１ １
ＡＴ＆／Ｉ／／ 碗 界
《工程材料学》习题
《工程材料学》习题《工程材料学》习题第一章概论一、解释名词晶体、金属键、离子键、分子键、共价键二、填空题 1、材料科学的任务是揭示材料的之间的相互关系及变化规律。
2、材料的性能主要包括两个方面。
3、晶体物质的基本特征是。
4、固体中的结合键可分为种，它们是、、、。
三、是非题1、晶体是较复杂的聚合体。
2、结构材料是指工程上要求机械性能的材料。
3、物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和它们的热运动。
4、比重较大的金属是黑色金属，比重较小的金属是有色金属。
四、综合分析题1、比较离子晶体与分子晶体的结构特征及性能特点。
2、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。
第二章金属的结构一、名词解释固溶强化弥散强化相金属化合物固溶体二、是非题1、金属化合物相与固溶体相的本质区别在于前者的硬度高、脆性大。
2、于溶质原子对位错运动具有阻碍作用，因此造成固溶体合金的强度、硬度提高。
3、固溶体的强度、硬度一定比溶剂金属的强度、硬度高。
三、选择题1、固溶体合金在结晶时a)不发生共晶转变b)要发生共晶转变c)必然有二次相析出 d)多数要发生共析转变 2、二元合金中，铸造性能最好的合金是：a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金 3、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是： a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化 4、二元合金中，压力加工性能最好的合金是a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金四、填空题1、强化金属材料的基本方法：、和。
合金的两大基本相是和，其本质区别是。
第三章金属的结晶一、解释名词疲劳强度、组织、过冷度、晶格、变质处理、晶体结构、晶体二、是非题1、金属结晶的必要条件是快冷。
2、细晶粒金属的强度高但塑性差。
3、凡是液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
4、金属的晶界是面缺陷。
晶粒越细，晶界越多，金属的性能越差。
5、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
模具钢基础知识
模具钢基础知识一、基本分类1.钢材种类极杂且多，其中模具用钢材分三类：a.塑料模具钢：高抛光度b.热作工具钢：高强度、耐高温c. 冷作工具钢：耐高压、耐磨损mdash;mdash;lsquo;高速工具钢rsquo;为其一分支2.常见牌号标志：a.jismdash;mdash;日本工业规格b.astmmdash;mdash;美国材料试验协会规格c.aisimdash;mdash;美国钢铁协会规格d.dinmdash;mdash;德国国家规格二、使用惯例1.p20，最常用的塑料钢2.pds5，类似p20，但比p20难加工，缺点是温度较高易硬化3.pds1，不等于s45c，不是型腔用，使用在模架，以降低成本4.若要求耐用性，则模架材料s50c或s55c，国内常见克难办法为s45c锻打，硬度更高，耐磨性比s50c更好注：曾有人表示s45c锻打优于s50c的耐磨性，事实上,该s50c恐有伪劣产品之嫌5.型腔钢材对硬度要求高于p20时，可选用nak80，利于耐用6.选择倾向：a.塑胶钢：即用在塑胶射出成模，再区分镜面抛光、耐蚀性等要求b.冷作钢：用在导柱套标准零件，也用在精密五金模或耐磨的塑胶模或冷冲模c.热作钢：铝或锌合金压铸模7.塑料钢许多都是预硬型，以免热处理变形8.各类钢材成份倾向：中碳：含c量0.3mdash;0.8％a.塑料钢：中碳或低碳少量镍铬系（1mdash;10％）或中量接近sus420不锈钢铬系（gt;10％）耐腐蚀b.热作钢：中c，少量crc.冷作钢：高c注：高速钢：高c，少量钨钼钒系（甚至加钴）。
加少量铬可增加强度。
9.大类区分解说：a.冷作钢：此类钢种在常温下使用，由于硬度高与耐磨要求，含碳量属于高碳钢（cgt;0.8％）,甚至加入少量多钨钼钒元素，表助于提高耐磨性，另外，高硬度须防范发脆，故添加铬（约4mdash;12％）以提高韧性和强度，也常辅之以锰元素b.热作钢：此类钢种主要要求在于500mdash;850℃左右较高温度的使用环境，故而耐高温的钨钼钒系元素与冷作钢相当，因其耐磨性非主要要求，是以含碳量仅属于中碳钢（0.3mdash;0.8％），且其进而对韧性的影响减少，故含铬量略下降（约3mdash;5.2％）c.塑料钢：模腔表面的耐磨蚀为其主要要求，故属于低碳钢（clt;0.3％）以减少其氧化倾向，并添加中量铬或少量镍铬元素以提高其耐腐蚀性能三.模具钢的选择1.成形方法:可从两种基本材料类型中选择：a.热加工工具钢，它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。
工模具钢
• 用途 ： 由于淬透性低 、 红硬性差 、 耐磨 用途： 由于淬透性低、 红硬性差、 性不够高， 只能用来制造切削量小 切削量小、 性不够高 ， 只能用来制造 切削量小 、 切 削速度较低的小型刃具。 削速度较低的小型刃具。 • 对于重负荷 、 尺寸较大 、 形状复杂 、 工 对于重负荷、 尺寸较大、 形状复杂、 作温度超过200 的刃具， 200℃ 作温度超过 200℃ 的刃具 ， 满足不了工 作的要求，应采用合金刃具钢。 作的要求，应采用合金刃具钢。
化学成分
较高的碳( 较高的碳(0.65％～1.55％), 淬火高碳马氏体和足 ％ ％ 够数量的碳化物—高的耐磨性。 够数量的碳化物—高的耐磨性。 合金元素： 合金元素：获得高硬度和高耐磨性 (1)主加：碳化物形成元素，如Cr、W、Mo、V等。 主加：碳化物形成元素， Cr、 Mo、 (2)少量Mn和Si，增加钢的淬透性，减少钢在热处 少量Mn和Si，增加钢的淬透性， Mn 理时的变形，增加钢回火稳定性。 理时的变形，增加钢回火稳定性。 高速刃具钢，加入W Mo、 Co等合金元素 等合金元素， (3)高速刃具钢 ，加入W 、 Mo、V、Co等合金元素 ， 提高钢的红硬性。 提高钢的红硬性。 刃具钢理想的淬火组织： 刃具钢理想的淬火组织：细小的高碳马氏体和均 淬火组织 匀细小的碳化物。 匀细小的碳化物。
3.高速钢 3.高速钢
• 为了提高切削速度，除了改善机床和刀具 为了提高切削速度， 设计外，刀具材料一直是一个核心问题。 设计外，刀具材料一直是一个核心问题。 • 合金刃具钢没有从根本上解决红硬性不高 的问题。 的问题。 • 高速钢:保证了钢的淬透性和耐磨性，红硬 高速钢:保证了钢的淬透性和耐磨性， 性也得到了显著提高. 性也得到了显著提高.
碳的作用
模具钢的选材及热处理工艺
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度最高，但是回火韧性最差，所以应避免在500℃附近回火。 （2）回火保温时间系数为3 min/mm，并且不能少于2h。 （3）两次回火，第二次回火比第一次回火温度低20℃。
铬系热作模具钢淬火后有一些残余奥氏体，一次回火后残余奥氏 体分解，其转变产物韧性差，比较脆，容易造成模具开裂，必须两次 回火。 （4）4Cr5MoSiV1钢在630 ℃高温回火后得到回火索氏体+回火托氏体。
4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 4CrMnSiMoV 5Cr4W5Mo2V
4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V
4Cr5MoSiV1 4Cr3Mo3SiV
3、压铸模具用钢的选用
压铸模具在服役条件下不断承受高速、高压喷射、金属的冲 刷腐蚀和加热作用，从总体上看，压铸模具用钢的使用性能要求 与热挤压模具用钢相近，即以要求耐磨性、高的回火稳定性与抗 热疲劳性为主。所以通常所选用的钢种大体上与热挤压模具用钢 相同。
热作模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积、形状变化， 为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，各方向变化相近似，且组 织稳定。它主要取决于热处理工艺和钢的冶金质量等。 （4）脱碳敏感性
热作模具如果在无保护气氛下加热，其表面会发生氧化、脱碳现象， 就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的 氧化、脱碳敏感性好。对于某些氧化、脱碳敏感性强的热作模具钢，可采 用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理等。
Zn合金压铸模具：4Cr5MoSiV，4Cr5W2VSi钢等； Al和Mg合金压铸模具：4Cr5MoSiV1，3Cr3Mo3W2V钢等； Cu合金压铸模具：3Cr3Mo3W2V，3Cr2W8V钢。
工模具用钢培训教材PPT课件( 76页)
红硬性高、切削性能好。 （4）超硬高速钢：W6Mo5Cr4V2Al。具有65~70HRC高硬
度、高红硬性特点，成本比钴高速钢高。 钨系和钨钼系称为通用型高速钢，而把其他类型称为高性 能或特殊用途高速钢。
4.3 高速钢
第4章 工模具用钢
4.1 概述
工具钢成分与性能特点，基本性能及检测方法
4.2 碳素钢及低合金刃具钢 4.3 高速钢
合金元素作用，碳化物，高速钢热处理
4.4 冷作模具钢
低合金模具钢，高铬和中铬模具钢，新型模具钢
4.5 热作模具钢
热锤锻模具钢，热挤压模具钢，压铸模具钢
4.6 其他类型工具用钢
4.1 概述
强烈阻一碍部回分火M时6C马型氏碳体化中物碳溶原入子奥析氏出体，提高回火
淬
稳定性，在600℃回火时，仍为过饱和固溶体，具有 高的红硬性。
火
具回有火高时的在红马硬氏性体和中耐弥磨散性析。出W2C，造成二次硬化，
加
热
一部分M6C型碳化物未溶入奥氏体
时
强烈阻止奥氏体晶粒长大。保证淬火加热采用12
20~1310℃的高温，使足够数量的碳化物溶入奥氏体，
保证高的红硬性，提高耐磨性。
W↓ ↓热导率→钢导热性差。 W和Mo相似，1%Mo可取代1.5~2.0%W。
4.3 高速钢
V显著↑红硬性、 ↑硬度和耐磨性，细化晶粒， V ↓过热敏感性。以VC存在。
4.3 高速钢
二、高速钢中的碳化物
1. 碳化物的类型 在所有的高速钢中，除钴高速钢以外，退火状态下都含有M6C、
含碳量0.5~0.6%的M+未溶粒状K
模具钢材学习资料
龙记市场部
市场部-陈强
钢材的定义
钢－含碳量在0.0218％～2.11％的铁碳合金
工业纯铁
钢
铸铁
0.0218
2.11
在普通钢材中添加Cr,Mo,V,Ni等合金成分就得 到了合金钢，我们的模具钢材都属于合金钢
龙记市场部
改变钢材性能的办法
? 主要有三方面 ? 1.合金成分 ? 2.冶炼工艺 ? 3.热处理
防酸性一般，比LKM420稍好，仅适合 啤一般PA、POM及添加阻然剂之热塑 性塑料，抛光性良好。开关插座
龙记市场部
LKM2316/2316ESR/2316A
C% Cr% Ni% Mn% Mo%
0.4
16.0 适量
0.5
1.0
? LKM2316A：退火至HB230 ? LKM2316：预硬至HB280-310 ? LKM2316ESR ：预硬至HB265-310
龙记市场部
各种普通塑胶模具钢材
? 638，PX88，PX5，国产P20 ? WY718，738 ? 738H，838H，P20HH，818H，718H，
2711 ? EM38，NAK80，NAK55，MEK4
龙记市场部
C 838H 0.24
LKM838H
Si Mn Cr 1.7
Mo B 0.002
龙记市场部
碳：C
? 增加淬火组织的硬度 ? 形成碳化物，提高耐磨性 ? 降低韧性 ? 降低可焊性
?例如：P20,D2
龙记市场部
铬：Cr
? Cr能提高钢之硬度，形成坚硬及稳定的 碳化铬,从而改善耐磨性 ? Cr能提高钢的淬透性 ? 当Cr含量超过12%, 具耐腐蚀作用，并 提供良好抛光性
第4章塑料模具钢及其热处理(1)
硬度＜160HBS，适于冷挤压成形。
正火工艺：870～900℃ × 3～4ｈ后空冷
硬度≤229HBS，切削加工性良好。
气体渗碳：900～920℃ × 6～7ｈ
渗碳层：～ｍｍ
淬火工艺：渗碳后预冷至800～850℃直接油淬或空冷
表层硬度：56～62HRC
心部硬度：250～380HBS，变形微小。
3. 实际应用： 冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具
塑料的种类、批量的大小、质量的高低、 （4）模具(mújù)的结构
模具(mújù)的大小、形状、模具(mújù)工件的工 作性质等。 （5）模具(mújù)的制造工艺 （6）现有的设备及技术水平
第七页，共78页。
4.2.1 几种(jǐ zhǒnɡ)典型塑料模具材料
渗碳型塑料模具用钢 淬硬型塑料模具用钢 预硬型塑料模具用钢 时效(shíxiào)硬化性塑料模具用钢 耐蚀型塑料模具用钢 调质及其他塑料模具材料
塑料模具用钢及适应(shìyìng)的
工作条件
钢的类型 牌号
适应的工作条件
渗碳钢
12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、 20Cr2Ni4A
生产批量较大，承受较大动载 荷，受磨损较重的模具
调质钢
10、20 45、55
生产批量较小，精度要求不高， 尺寸不大的模具
3Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、40CrMnMo、 大型、复杂、生产批量较大的 45CrNiMoVA、5CrNiMo、5CrMnMo、40Cr、 塑料注射或挤压成型模 4Cr5MoVSi、4Cr5MoV1Si、35SiMn2MoVA
C
Mn Si
≤0.08 ＜0.3 ＜
0.2
模具钢材基础知识及加工标准工艺
第一章、钢旳分类一、黑色金属、钢和有色金属在简介钢旳分类之前先简朴简介一下黑色金属、钢与有色金属旳基本概念。
1、黑色金属是指铁和铁旳合金,如铁、生铁、钢和铁合金等,钢和生铁都是以铁为基本,以碳为重要添加元素旳合金,统称为铁碳合金,钢铁中均具有少量合金元素和杂质旳铁碳合金,按含碳量不同可分为:*生铁---含碳为2.0～4.5％,生铁含碳诸多,硬而脆,几乎没有塑性;*钢(高炭钢)---含碳为0.05～2.0％,钢具有生铁和熟铁两种长处,为人类广泛运用;*熟铁(低碳钢)---含碳不不小于0.05％,熟铁软,塑性好,容易变形,强度和硬度均较低,用途不广;生铁是將铁矿石放到高炉中冶炼而成旳产品,重要用来炼钢和制造铸件;把锻造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁(液状),把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件。
铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素构成旳合金,铁合金是炼钢旳原料之一,在炼钢时做钢旳脱氧剂和合金元素添加剂用,这些元素对生铁旳性能均有一定旳影响。
碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),重要存在于锻造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),重要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量合适可提高生铁旳强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差旳因素;石墨很软,强度低,它旳存在能增长生铁旳锻造性能; 硅(Si):能促使生铁中所含旳碳分离为石墨状,能去氧,还能减少铸件旳气眼,能提高熔化生铁旳流动性,减少铸件旳收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆;锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体;在高炉炼制生铁时,含锰量合适,可提高生铁旳锻造性能和削切性能,在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰,进入炉渣;磷(P):属于有害元素,但磷可使铁水旳流动性增长,这是由于硫减低了生铁熔点,因此在有旳制品内往往含磷量较高;然而磷旳存在又使铁增长硬脆性,优良旳生铁含磷量应少,有时为了要增长流动性,含磷量可达1.2%;硫(S):在生铁中是有害元素,它促使铁与碳旳结合,使铁硬脆,并与铁化合成低熔点旳硫化铁,使生铁产生热脆性和减低铁液旳流动性,顾含硫高旳生铁不适于锻造细件;锻造生铁中硫旳含量规定最多不得超过0.06%(车轮生铁除外)。
工模具钢_精品文档
工模具钢工模具钢是一种专为制作工模具而设计的钢材。
它具有优异的机械性能和耐磨性，能够在高温和高压环境下保持稳定的性能。
工模具钢在各种制造业中广泛应用，包括汽车制造、航空航天、电子设备等领域。
本文将介绍工模具钢的特性、用途和常见的材质等方面内容。
一、特性1.1 优异的硬度和强度工模具钢具有出色的硬度和强度，能够承受高压和剧烈的冲击。
它的硬度通常在50-60 HRC范围内，远高于普通钢材。
这使它能够经受较大的压力，延长使用寿命。
1.2 良好的耐磨性工模具钢由于含有一定的合金元素，具有较好的耐磨性。
在制造过程中，金属工模具往往与金属材料直接接触，容易受到磨损和腐蚀。
而工模具钢能够有效地抵抗磨损和腐蚀，保证模具的正常使用。
1.3 优秀的热稳定性由于工模具钢经常在高温环境下工作，因此其热稳定性至关重要。
工模具钢具有良好的热稳定性，不易变形和热脆，能够保持其原有的形状和性能。
1.4 易于切削和加工工模具钢具有优异的切削和加工性能，能够满足不同形状和尺寸的模具制造需求。
这使得工模具钢成为模具制造行业的理想选择。
二、用途2.1 汽车制造业汽车制造是工模具钢的主要应用领域之一。
工模具钢广泛应用于汽车零部件的制造，如车身板金模具、切削模具、冲压模具等。
工模具钢的高强度和硬度使得汽车制造业能够生产出更牢固和耐用的零部件，提高车辆的安全性和稳定性。
2.2 航空航天业航空航天制造是对材料性能要求非常严格的行业。
工模具钢在航空航天业中的应用主要体现在模具制造和轴承制造方面。
工模具钢能够满足航空航天制造中对热稳定性、耐磨性和刚性的高要求，确保航空航天设备的高可靠性和安全性。
2.3 电子设备制造业随着电子技术的不断发展，电子设备制造业对工模具钢的需求也在增加。
工模具钢在电子设备制造中主要用于模具制造和塑料注塑成型。
工模具钢具有良好的切削性能和耐磨性，能够制造出高精度和高质量的电子设备零部件。
三、常见的材质3.1 P20P20是常用的工模具钢材质之一。
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第4章工模具用钢4.1 概述工具钢成分与性能特点，基本性能及检测方法4.2 碳素钢及低合金刃具钢4.3 高速钢合金元素作用，碳化物，高速钢热处理4.4 冷作模具钢低合金模具钢，高铬和中铬模具钢，新型模具钢4.5 热作模具钢热锤锻模具钢，热挤压模具钢，压铸模具钢4.6 其他类型工具用钢按用途分为刃具钢、模具钢、量具钢三大类。
①刃具钢可分为碳素、低合金工具钢和高速钢三大类。
②模具钢按工作温度可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。
③量具钢用来制作量规、卡尺、样板等。
用来测量工件尺寸和形状。
主要矛盾韧度和耐磨性间的合理平衡→基体成分和K的性质、数量、形态和分布。
1、工具钢成分与性能特点成分组织一般含0.6~1.3%C→M+足够数量K。
M硬度高、切断抗力较高、耐磨性好。
Cr、W、Mo、V等：↑淬透性、耐磨性和热稳定性；Mn、Si辅助加入：↑淬透性，回稳性；第二相K →球状、细小、均匀分布。
4.1 概述2、工具钢基本性能及检测方法一、碳素工具钢1. 含碳量0.65～1.35%。
钢号从T7到T13。
做低速切削的刃具和简单的冷冲模。
淬透性低，断面尺寸<15mm的工具。
T7有较好的塑韧性，宜做受冲击的刃具，如凿子等；T8易过热，制造形状简单的木工工具等；T10、T12耐磨性较好，强度高，但韧度低，制造不受冲击或冲击较小形状简单的工具，如车刀、铣刀等。
2. 热处理工艺及性能采用球化退火→不完全淬火→低温回火。
淬火：760~800℃，盐水冷却（因淬透性低）。
回火：150~250℃。
性能：HRC58~64，但韧性，耐磨性不同。
淬火变形开裂倾向大，工件厚淬不透。
组织稳定性差，高于200℃硬度明显下降。
二、低合金工具钢球化退火2. 热处理工艺及性能采用球化退火→不完全淬火→低温回火。
等温退火，由退火温度以30~40℃/h 冷至700℃左右，等温4h ，再炉冷到600℃出炉。
T 淬为A cm +30~50℃，油冷、熔盐分级淬火、等温淬火（B 等温淬火和M 等温淬火）。
淬火工艺一般组织含碳量0.5~0.6%的M+未溶粒状K9SiCr ：①Si、Cr↑淬透性，D油<40mm；②Si、Cr ↑回火稳定性，~250℃回火，>60HRC；③K细小、均匀→不容易崩刃；④分级淬火或等温淬火处理，变形较小；⑤Si使钢的脱碳倾向增大。
适于制作形状较复杂、变形要求小的工件，特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。
CrWMn：1898年就有含W钢，1910年生产了W18Cr4V。
近几十年来，高速钢的产量、品种和质量都有了很大的发展。
按照其成分和性能特点可分为以下几类：（1）W系高速钢：W18Cr4V（18-4-1）型，M1。
（2）W-Mo系高速钢：W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）型，（M2）。
（3）Co系高速钢：W18Cr4VCo5，W6Mo5Cr4V2Co8。
红红硬性高、切削性能好。
（4）超硬高速钢：W6Mo5Cr4V2Al。
具有65~70HRC高硬度、高红硬性特点，成本比钴高速钢高。
钨系和钨钼系称为通用型高速钢，而把其他类型称为高性能或特殊用途高速钢。
一、高速钢中合金元素的作用C一般高速钢含0.7~1.65%C。
形成足够数量的碳化物；保证马氏体中固溶碳量。
影响C%过高：a. A R增多；b. 碳量的提高使固相线降低，晶界熔化温度降低→淬火温度↓→ A中Me%↓→红硬性↓；c. 韧性低。
W ：造成红硬性的主要元素。
退火时主要以M 6C 型碳化物存在。
一部分M 6C 型碳化物溶入奥氏体强烈阻碍回火时马氏体中碳原子析出，提高回火稳定性，在600℃回火时，仍为过饱和固溶体，具有高的红硬性。
回火时在马氏体中弥散析出W 2C ，造成二次硬化，具有高的红硬性和耐磨性。
淬火加热时一部分M 6C 型碳化物未溶入奥氏体强烈阻止奥氏体晶粒长大。
保证淬火加热采用1220~1310℃的高温，使足够数量的碳化物溶入奥氏体，保证高的红硬性，提高耐磨性。
W ↓ ↓热导率→钢导热性差。
W 和Mo 相似，1%Mo 可取代1.5~2.0%W 。
VV显著↑红硬性、↑硬度和耐磨性，细化晶粒，↓过热敏感性。
以VC存在。
在所有的高速钢中，除钴高速钢以外，退火状态下都含有M6C、M23C6、MC三种碳化物，在含W、Mo较少的高速钢中还有M7C3型碳化物。
在淬火状态下，只有M6C和MC。
回火状态（650℃左右）有M2C、MC析出。
二、高速钢中的碳化物1. 碳化物的类型2. 碳化物不均匀性对高速钢性能的影响钨系高速钢的始锻温度一般为1140℃~1180℃，终锻温度为90 0℃左右；钼系及钨系高速钢的始锻温度要低一些，为了减少氧化与脱碳，可以降低至1000℃左右，终锻温度为850℃~870℃。
终锻温度太低会引起锻件开裂，而终锻温度太高（大于1000℃）会造成晶粒的不正常长大，出现萘状断口。
高速钢的导热性能较差，锻造加热过程中，一般应在850℃~ 900℃以下应缓慢进行；锻造或轧制后为防止产生过多的马氏体组织，应缓慢冷却（常用灰坑缓冷），以防止产生过高的应力和开裂。
采用合适的锻压比，一般在7~11之间，反复拉拔和锻粗2~3次；锻造时先轻锤快打，后重锤锻打，锻后要缓慢冷却，进行退火。
高速钢退火后的组织为索氏体+碳化物，硬度为HB207~255。
4.3 高速钢三、高速钢的铸态组织1. 高速钢的平衡结晶过程平衡组织为：Ld′+ K+P2. 高速钢的实际铸态组织高速钢在实际铸锭凝固时的冷却速度大于平衡冷却，合金元素来不及扩散，在结晶和固态相变过程中的转变不能完全进行。
若包晶反应不能进行完毕，仍有部分高温铁素体δ相被保留下来，在继续冷却时发生共析转变δ→γ＋K，称为δ共析，随后γ相再发生共析反应。
因为在金相组织中呈黑色，又称黑色组织。
若γ相的共析反应被抑制，过冷到较低温度转变为M＋AR，在金相组织中呈白色，称白色组织。
四、高速钢的热处理1. 退火：采用球化退火，也可分为一般退火和等温退火两种。
退火温度为860℃~880℃，保温2~3h。
这样溶入奥氏体中的合金元素不多，奥氏体的稳定性较小，冷却时易转变成粒状珠光体。
如果加热温度太高，奥氏体内溶入大量的碳及合金元素，其稳定性增大，反而对退火不利。
为了缩短退火时间，可以采用等温球化退火，即在860℃~ 880℃保温，迅速冷却至720℃~750℃保温6h后冷至500℃出炉。
2. 淬火、回火：淬火要求：A．奥氏体中有足够的C和Me，只有合金元素含量高的马氏体才具有高的红硬性。
B．有相当的未溶碳化物阻止奥氏体晶粒长大。
高速钢特点：①淬透性好，空冷可得马氏体。
（但为保证钢的红硬性和避免在高温时产生氧化腐蚀，一般不采用空冷。
）②在650~350℃，有过冷奥氏体稳定区。
③奥氏体中合金度较高，有碳化物析出倾向，在650℃以上范围停留或缓冷至675℃时，奥氏体中会出现二次碳化物。
4.3 高速钢分级淬火的分级温度停留时间一般不宜太长，否则二次碳化物可能大量析出，对钢的性能不利。
等温淬火：有贝氏体等温淬火（235~315℃，2~4h）和马氏体等温淬火（200℃左右，5~60min）。
采用较多的是贝氏体等温淬火。
可提高工具的强度、韧度和切削性能。
降低中心钻及仪表刀具等在使用中发生断头、崩刃等现象。
回火：为消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体的数量。
560℃三次回火，每次保温1h，回火后需冷至室温。
560℃回火后，硬度反而升高，有二次硬化现象：①560℃回火析出弥散的M2C和VC，起弥散硬化作用。
②二次淬火：A在回火后的冷却过程中转变为马氏体。
R正常回火后的组织为回火马氏体＋碳化物以及少量A。
R模具钢日本称“模具是促进社会繁荣的动力”；德国称“模具是工业发展的基石”。
目前，靠模具成型的零部件正以每年30%的速度递增，逐步取代传统的切削加工成型手段，工业产品零件的75%由模具进行粗加工成型，50%由模具完成精加工。
我国模具钢的产量也超过了日本。
但是伴随着我国模具制造业技术水平的提高，对优质、精品模具钢需求逐步增长，国内高性能模具钢种的生产与开发能力不足，国产的合金模具钢与瑞典、德国、美国、日本、法国等国际先进水平相比，仍存在一定的差距，在品种、质量、尺寸规格及性能等方面，都还难以满足市场需求，导致我国每年需要进口约10万吨的精品模具钢，几乎占据了国内整个模具钢的高端市场。
金属在冷态下变形拉延、冲压、冷镦或冷挤成形等共同特点工作T不高，模具主要承受高压力或冲击力，有强烈的摩擦技术要求主要技术要求为具有高硬度和耐磨性，淬火变形小，有一定韧性一、低合金模具钢二、高铬和中铬模具钢（一）高碳高铬模具钢。