模具表面强化技术第一章综述
《模具热处理及表面强化处理》目录简介
４ ０ ５ ０ ４ ０ ５ ０ ３ ０ ４ ０ ２０ ３０ ５ － ６ ５ ～ ４ ４ ～ ２ ４ ～ ４
４ ０ ５ ０ ４ ０ ５ ０ ３ ｏ ４ ０ ２０ ３０ ８ ～ ８ ４ ～ ５ ６ ～ ５ ５ — ５
导 板 式
导 柱 模 架
２ ０ ３ ０ ２ ０ ２ ０ ２ ｏ ２０ １ ｏ ｌ０ ８ － ｏ ５ － Ｏ ２ － ８ ｏ － ５ ０ ～ ８ ０ １ｏ
应 用先进 制造 工艺 和实行 全 面质量 管理 ，是提 高模具 【】 曾珊 琪 ， 毅．模 具 寿命 与 失 效［ 】 １ 丁 Ｍ ．化学 工 业 出版 社 ，０５ ２０．
高枫．模具材料及表面处理【 】 Ｍ ．高等教育 出版社 ， ２ 寿命的有效保证 。对模具寿命 的管理不但要从模具结 ［】 吴兆祥 ，
３～５ ５ ６
连 续 冲 裁模
导 柱 模架 ＋ 硬性 卸 料 板
３ ０ ４ ０ ２ｏ ３０ １０ １０ ６ —５ ２ ～ Ｏ ０～ ２ ２ － ８ ５ ８
３— ５ ５ ６
多 工位 连 续 模 连 续 式 复合 模
导柱 模架 ＋ 弹压 卸 料 板
导 柱 模 架＋ 压板 带 小 导 柱 弹
４ ０ ５ ０ ４ ０ ５ ｏ ５ ｏ ３０ ４０ ４ ～ ５ Ｏ — ０ ３ ０ ｏ ２－ Ｏ ４ ０ ５ ｏ ３ ０ ４ ０ ｏ ～ ０ ２０ ３０ Ｏ ～ ｏ ５ ～ ２ ３ ｏ ４ ０ ８ ～ ６
在 冲压模 具 的设 计 、 制造 、 用 和 维 护全 过 程 中 ， ５ 参 考 文献 使
耐
Ｈ ｐ／，＾ ｉ ｍ ｃｉ ． ｔ Ｅ ｍ ｉ ｉ ＠ ｉ ｍ ｃｉ ． ｔ ｔ ：＾ｎ ｎｅ ａｈ ｅ ｅ ｔ ，１ｆ ｃ １＾． ｎｎ － ａ：ｃ ｎｅ ａｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｎ ｎｎ
模具表面强化技术第一章综述
PPT文档演模板
2020/11/20
模具表面强化技术第一章综述
PPT文档演模板
主要内容
1 模具及模具材料分类 2 模具材料性能 3 模具零件失效形式 4 模具材料热处理 5 模具材料表面强化技术
模具表面强化技术第一章综述
PPT文档演模板
决定形式
受力、受热
塑性变形、磨损、疲劳、冷热疲劳、断裂开裂
模具表面强化技术第一章综述
1.1 模具—— 工业之母
模具的地位：现代工业产品的发展和生产效益的提高，很大程度 上取决于模具的发展和技术水平。 作用：以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型 优点：生产效率高、质量稳定、一致性好、省料、生产成本低 应用：汽车、冶金、电子、轻工、机械制造等
PPT文档演模板
PPT文档演模板
模具表面强化技术第一章综述
1.2.2 工艺性能
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序 。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的工 艺性能。
1. 机械加工性能 主要指切削加工性和磨削加工性，其中切削加工性最重要。
一般来说，材料的硬度越高，加工硬化能力越强，切屑不易断排， 刀具越易磨损，其切削加工性能就越差。但若硬度太低，切削会变 得连续不断，使得表面粗糙。
PPT文档演模板
模具表面强化技术第一章综述
1.2.1 使用性能
4． 冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用 下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性，反应了模具的脆断韧性，常用冲击 韧度来评定。
5． 疲劳 前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能 指标。实际上，许多机器零件都是在交变载荷下工作的，在这种条件 下零件会产生疲劳。疲劳性能反映了材料在 交变载荷作用下抵抗疲劳 破坏的性能指标。
压铸模的表面强化技术
第２ ４卷
效 的表面强 化技 术 。
２ １ 渗氦 （ ． 氮化 ）
渗氮的方法也有很多种 ， 如气体渗氮 、 离子渗氮 、 激光渗氮 、 固体渗氮 、 盐浴渗氮等。而最简单实用 的 方法 就是 固体 渗氮 和盐 浴渗 氮 ， 其他方 法则 需要投 资 贵重 设 备 ， 运 行 成本 较高 ， 以只介 绍 固体 渗 氮 和 且 所
（） ３ 摩擦磨损。由于金属型无退让性 ， 而铸件冷却时又要收缩 ， 在取出铸件时， 铸型中受到铸件包围
的部 位 ， 特别 是 抽芯机 构 ， 到 铸件 的表 面黏 着摩擦 ， 而产 生磨 损 ， 终 影 响铸件 的尺 寸精度 。 受 进 最
此外 ， 还有高温空气的氧化作用和金属流的侵蚀等作用 ， 这些都会导致压铸模具的过早失效和损坏 ，
中 图分 类号 ：Ｇ ７ Ｔ ６ 文献标 识 码 ： Ａ
重庆汽车、 摩托车业的发展 ， 带动了铸造行业特别是压铸行业的蓬勃发展 ， 压铸技术也 因此受到人们的
极 大重视 。而压铸 摸具的设计制造 和强化处 理是 一个非 常重 要 的技术 环 节 ， 它直 接关 系到 铸件产 品 的质量 和企 业的经济效益 ， 也是从 事压铸专 业的工程 技术人员直接 面对 的关 键问题 。
１ 压 铸 模 工 况分 析
压铸模 的工作条 件是 非常恶 劣 的 ， 到多 种破 坏应力 的共 同作用 。 受
（ ）热疲劳裂纹。压铸模整体特别是表 面受到反 复加热 一 １ 冷却循环、 热胀冷缩 、 热疲劳引起 的交变
热应力 非 常大 ， 当交变 热应力 超 过材 料 的热 疲 劳强度 时 ， 铸 模 具 表 面就 会 在 应 力 较集 中 的部 位产 生 微 压 小 裂纹 ， 随着热疲 劳循 环逐 渐扩 大 ， 后 形成 “ 并 最 龟裂 ” 。 （ ）热 冲刷擦 伤 。工作 时高 温液 态金 属对 型腔 进行 反 复 的高 速 冲击 和冲刷 ， 型腔 的表 面很容 易 冲 ２ 使 蚀 和擦 伤 。如 果脱模 分 型剂被 金属 流 冲开 ， 也容 易 造 成 型腔 表面 和 金 属 液 黏合 在 一 起 ， 强力 取 出铸 件 当 时， 就会 造成模 具型腔 的表 面拉 伤 。
模具表面强化技术及其应用
硬“ 涂层 ” 实为渗 层 ） 由于这些 碳化 物具 有很 高 的硬 （ 。
度 ． 以经 Ｔ 所 Ｄ法 处理 的模 具可获 得特别 优异 的力 学性 能 。一 般来说 ， 采用 Ｔ Ｄ处理 与采用 Ｃ Ｄ（ 学气相 沉 Ｖ 化 积 ）Ｐ Ｖ 等 离子 化 学 气 相 沉 积 ） 方法 进 行 的表 面 、 Ｃ Ｄ（ 等 硬 化 处理效 果 相近 似 ， 由 于 Ｔ 但 Ｄ法 设备 简 单 、 操作 简 便 、 本低廉 、 以是一 种 很有 发展前 途 的表 面强化 处 成 所 理 技术 。Ｔ Ｄ处 理 在国外 应 用 已相 当普 遍 ， 在 国 内报 但
《 模具 制造 》 ２ ０ ．ｏ２总第 ７期 ０ ２Ｎ
不同。
５ １ 处理 的性能 比较 。
由 于碳 化 物 中 的 Ｃ来 自工 件 （ 材 ） 身 ， 此 要 基 本 因
求 基材 的台碳 量在 ０４ － ％以上 ， 般 以含碳 量 较高 的工 一
具钢最适 宜作 Ｔ 处理 的基材 。 Ｄ
４４ Ｔ ． Ｄ处理 的工 艺 参数 影响 Ｔ Ｄ涂层厚 度 的主要 因素是 盐浴 温度 、 理 时 处 间和 基材 的化 学 成分 ， 关 系为 ＝ ｔ￣ ， 中 Ｄ 为 其 Ａｅ 式 “ 覆 ” 厚 度 （Ｉ ）ｔ 浸 渍 时间 （） Ｔ为工 艺 温 度 涂 层 ［Ｉ ； 为 ｉ１ １ ｓ； （ ； 为 碳 化 物 层 的 扩 散 激 活 能 （ 为 １７４ ～ Ｋ）９ 约 ６． ７
道 并不 多见 。
４３ 碳 化 物 的 形 成 机 理 ＿
模具表面强化技术的介绍
模具表面强化技术的介绍一、扩散法金属碳化物覆层技术介绍1 、技术简介扩散法金属碳化物覆层技术是将工件置于特种介质中，经扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物层。
该碳化物层具有极高的硬度，HV 可达1600~3000 （由碳化物种类决定），此外，该碳化物履层与基体冶金结合，不影响工件表面光洁度，具有极高的耐磨、抗咬合（粘结）、耐蚀等性能，可大幅度提高工模具及机械零件的使用寿命。
2、与相关技术的比较通过在工件表面形成超硬化合物膜层的方法，是大幅度提高其耐磨、抗咬合（抗粘结）、耐蚀等性能，从而大幅度提高其使用寿命的有效而经济的方法。
目前，工件表面超硬化处理方法主要有物理气相沉积（PVD）,化学气相沉积（CVD）,物理化学气相沉积（PCVD）,扩散法金属碳化物履层技术，其中，PVD 法具有沉积温度低，工件变形小的优点，但由于膜层与基体的结合力较差，工艺绕镀性不好，往往难以发挥超硬化合物膜层的性能优势。
CVD 法具有膜基结合力好，工艺绕镀性好等突出优点，但对于大量的钢铁材料而言，其后续基体硬化处理比较麻烦，稍有不慎，膜层就易破坏。
因此其应用主要集中在硬质合金等材料上。
PCVD法沉积温度低，膜基结合力及工艺绕镀性均较PVD法有较大改进，但与扩散法相比，膜基结合力仍有较大差距，此外由于PCVD 法仍为等离子体成膜，虽然绕镀性较PVD 法有所改善，但无法消除。
由扩散法金属碳化物覆层技术形成的金属碳化物覆层，与基体形成冶金结合，具有PVD、PCVD无法比拟的膜基结合力，因此该技术真正能够发挥超硬膜层的性能优势，此外，该技术不存在绕镀性问题，后续基体硬化处理方便，并可多次重复处理，使该技术的适用性更为广泛。
3、技术优势扩散法金属碳化物覆层技术在日本、欧洲各国、澳大利亚、韩国等国应用广泛。
据调查，许多进口设备上的配套模具大量地使用了该技术，这些模具在进行国产化时，由于缺乏相应的成熟技术，往往使模具寿命低，有些甚至无法国产化。
表面强化技术
• 2.机理： 加工硬化机理。即随变形量的 增加，金属强度硬度升高，塑性韧性下 降。
• 原因：a、位错密度随变形量增加而增加， 从而变形抗力增加；b、随变形量增加， 亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍； c、随变形量增加，空位密度增加；d、 几何硬化。
件、轴类零件和沟槽类零件等，对形状
复杂的零件表面就无法应用了。
四、孔挤压强化
• 1.定义：利用特定的工模具（棒、衬套、 开合模具等）对工件的孔壁或周边进行 连续、缓慢、均匀的挤压，使其形成一 定厚度的塑性变形层，达到提高表面疲 劳强度和抗应力腐蚀能力的一种表面强 化工艺。
• 2.工艺方法：棒挤压、套挤压、压印模挤 压、旋压挤压。
HRC＝20＋60(2C－1.3C2)
• （4）加热温度的确定
• （5）感应加热淬火设备参数确定
• 包括感应电源、感应圈、喷火装置。
• 感应电源的输出频率主要有高频(100～ 500KHz)、超音频(20～100KHz)、中频 (0.5～10KHz)、和工频(50Hz)。频率是根 据零件的尺寸和硬化层深度确定的。
（4）需很大的设备投入，所以单件小批量生产时 生产成本高。大型的工件淬火，它无法完成。 设备无法移动，因此灵活性相对较差。
• 3、工艺流程和技术要点
预先调质 处理
确定加热温 度与加热方式
根据工件要 求选择功率
制定回火 工艺参数
确定冷却方 式与冷却介质
设计感应 加热器
• （1）前期的预先处理
中高碳钢经过调质处理后，心部可以获得强度和
成本低、应用范围广的零件表面强化技术。它 的强化效果主要表现在延长承受交变负荷的零 件使用寿命。这个效果特别明显，也特别立竿 见影，是其它强化方法难以比拟的。
模具表面处理技术概述
任务6.3 其他表面(biǎomiàn)处理 技术
一、热喷涂
热喷涂技术具有(jùyǒu)如下特点：
1
方法(fāngfǎ)多样。
2
工件不受限制。
3
可喷涂材料极为广泛。
4
涂层广泛。
第三十一页，共48页。
任务6.3 其他表面处理(chǔlǐ)技术
一、热喷涂
热喷涂技术(jìshù)具有如下特点：
5
涂层厚度可以(kěyǐ)控制。
增大，使工件表面产生了残余压应力。
(3) 渗氮后的钢具有很高的抗腐蚀能力。
(4) 渗氮处理后，工件的变形很小，适合精密模具的表面强化。
第八页，共48页。
任务6.1 表面(biǎomiàn)化学热 处理技术
二、渗氮(氮化)
(一)气体(qìtǐ)渗氮
表6-2 部分模具钢的气体渗氮工艺(gōngyì)规范
第二十六页，共48页。
任务(rèn wu)6.2 涂 镀 技 术
四、热浸镀
根据 热浸 镀前 处理 的方 法不 同
溶剂(róngjì)法
保护(bǎohù)气法
第二十七页，共48页。
任务(rèn wu)6.2 涂 镀 技 术
四、热浸镀
热浸镀工艺分镀前表面处理、助镀处理、热浸 镀和镀后处理4个基本(jīběn)工艺阶段，主要 工艺流程为：预镀件碱洗→酸洗→水洗→稀盐 酸处理→水洗→溶剂处理→烘干→热浸镀→镀 后处理。其中，溶剂处理是该工艺的重要环节， 是提高镀层质量、防止漏镀的关键。
挤压模
提高硬度、耐磨性、抗蚀性、抗粘附性、抗氧化性 挤压模、拉深模
降低表面粗糙度，提高表面硬度、耐疲劳性、抗蚀性 挤压模、拉深模等
提高硬度、耐磨性、热硬性 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性
模具材料及模具表面强化技术及其应用(一)
图 & 表面滚压强化示意图
(#!#& 喷丸设备 喷丸强化所用设备简单，能耗低、成本低，在工件截
获 得 最 大 限 度 的 优 化 ，形 成 最 合 理 的 匹 配 ，从 而 满 足 不 同服役条件下各种模具的不同要求。
! 模具表面强化技术概述 模具的表面强化处理是指用机械、物理或化学方
法对模具工作表面进行改性或覆层等处理，使模具在 保 证 高 的 强 韧 性 基 础 上 ，不 仅 具 有 更 高 的 强 度 、硬 度 、 耐 磨 性 ，同 时 获 得 优 异 的 抗 疲 劳 、抗 咬 合 、抗 粘 着 、抗 擦 伤 、耐 腐 蚀 、抗 高 温 氧 化 等 性 能 的 处 理 方 法 ，如 表 面 淬 火、化学热处理等。
模具表面强化技术及其应用
南阳市华骏电源技术有限公司（河南南阳 )*(""’） 河南中南光电仪器厂 河南红阳机械厂技术中心
杨凌平 董猛 杨有才
【摘 要 】阐 述 了 模 具 表 面 强 化 技 术 的 发 展 概 况 及 其 对 模 具 使 用 寿 命 的 重 要 作 用 ，重 点 介 绍 了 形变强化、+, 处理、激光强化、覆层强化及离子注入等模具表面强化新技术及应用。 关键词 模具表面强化 表面覆层 碳化物 氮化物 晶格畸变
（&）材 料 强 度 越 高 ，效 果 越 显 著 ，因 此 尤 其 适 用 于 模具。
（!）钢铁材料效果优于其他合金。 （(）有缺口件的效果高于光滑工件。
离排除，补充新弹丸，否则会影响喷丸质量。 （!）钢弹丸。 钢 弹 丸 由 "#0"1 的 弹 簧 钢 丝 或 不 锈 钢 丝 切 制 成
段，经磨圆加工制成，!3"#82&#!--，8,2,"567 最为适 宜，弹丸组织以回火马氏体或贝氏体为最佳。
浅谈模具钢H13的表面强化技术及发展趋势 1
浅谈模具钢H13的表面强化技术及发展趋势摘要随着高科技的迅猛发展，人们改善材料的性能，扩大其能力，延长了零件的使用寿命和设备，以改善经济，提出了更高的要求。
失败的许多部分是由于该材料的表面不能由于服务的苛刻条件下，如磨损，腐蚀和表面氧化指南。
提高材料的表面性能，延长机件的使用寿命和材料起着非常重要的作用，它诞生于表面强化技术是潜力得到了快速发展，已被广泛重要性，成为当前材料科学研究中的重点领域之一。
H13钢是最具代表性的热作模具之一，其传统的热处理工艺得到不断完善和优化的表面改性工艺打破了传统的表面热处理的限制，在表面涂层和高能束表面处理方面得到了极大的发展。
本论文选题的意义主要在于通过对模具钢H13的表面强化技术的综述，总结出为提高模具寿命的表面强化方法、工艺及发展趋势。
应用各种表面强化技术可以充分发挥材料的潜力、节约能源；制备特殊的表面强化层;提高经济效益。
关键字：模具钢；表面强化；H13AbstractWith the rapid development of high technology , it improve the performance of materials, expanding its ability to extend the life of parts and equipment to improve the economy, put forward higher requirements. Many parts of the failure is due to the surface of the material can not be due to the harsh conditions of service , such as wear, corrosion and surface oxidation guide . Improve the surface properties of materials to extend the life of parts and materials plays a very important role, it was born in the surface potential of enhanced technology has been rapid development , has been widely importance , become the focus in the field of materials science one .H13 steel is one of the most representative of hot die , its traditional heat treatment process has been continuously improved and optimized surface modification technology to break the traditional limitations of surface treatment , surface coating and high-energy beam surface treatment has been great development. The significance of this topic by topic lies mainly H13 tool steel surface enhanced technical review , summed up in order to improve surface hardening methods, processes and trends die life . Application of surface enhancement technology can realize the full potential of materials, energy saving ; preparation of special surface hardening layer ; improve economic efficiency .Keywords: mold steel;surface hardening;H13目录摘要 (2)Abstract (3)1 H13模具钢应用及模具表面强化技术的综述 (5)1.1综述H13在模具行业的广泛应用 (5)1.2模具表面强化技术的必要性 (6)2 H13模具钢不改变表面化学成分的强化技术的综述 (8)2.1综述不改变表面化学成分的强化技术原理及介绍应用现状 (8)2.2激光处理和表面镀膜的原理及应用 (8)2.2.1 激光表面处理 (8)2.2.2 表面镀膜处理 (8)3 H13模具钢改变表面化学成分的强化技术的综述 (10)3.1综述改变表面化学成分的强化技术原理及应用现状； (10)3.2离子化学处理和渗金处理的原理及应用 (10)4 H13模具钢表面强化技术对比剂发展趋势 (12)5 结束语 (13)参考文献 (14)1 H13模具钢应用及模具表面强化技术的综述1.1综述H13在模具行业的广泛应用模具材料模具行业是最重要的技术和物质基础，其性能，质量，服务模具，模具制造周期以及工业产品的生命高档，多元化，个性化的和具有决定性意义的增值发展方向，因而模具材料的研究一直是各国的重视。
模具表面强化技术
本 工艺处 理模 具 ：下料 一全 部 加工到 位 （ 无须 力 ，使模具容易磨损 ；另一方面 ，不锈 钢板料 易与模 热处理 ）一本工艺处理 （ 基体硬 化与表面处理 一次完
具表面形 成粘结 （ 咬合 ） ，使焊 管及 模具 表面 形成拉 成 ） 。一磨 内孔 一成 品 伤 。因此 ，好的不锈钢成型模具必须具备极 高的耐磨 由 工艺流 程可 看 出 ，采 用本 工艺 可缩 短模具 的
１ 技术简介 ，
扩散法金 属碳化物覆 层技术是将 工件置于特 挥 超硬膜 层 的性能优 势 ，此外 ，该技 术不存 在绕
种介 质 中 ，经 扩散作 用于 工件表面形 成一层 数微 镀 性 问题 ，后 续基体 硬化 处理 方便 ，并可 多次重 米至 数十微米 的金 属碳化物层 。该碳 化物 层具有 复处理 ，使 该技术 的适 用性 更为广 泛 。 极高的硬 度 ，Ｈ Ｖ可达 １０ ～３ ０ （ ０ ０ ０ 由碳化物种类 ６
４适 用范 围 ．
．
１ ８．第０ 数控机床市场 １ ６期
维普资讯
超 硬化 处 理技 术 已成 功应 用
于不锈钢焊管成 型模具上。 经 该技 术 处理 的模 具 在其 表 面形成硬 度高达 Ｈ ３ ０ 左右 Ｖ ００
的金 属 碳 化物 层 ，该 碳化 物
维普资讯
技术 前 沿
模 具表面强化 技木
● 文 ／ 层技术 化物覆层 ，与基体形成冶金结合 ．具有 Ｐ Ｄ、Ｐ Ｖ Ｖ ＣＤ
无法 比拟 的膜基 结合 力 ，因此该 技术 真正能 够发
由扩 散法金 属碳化 物覆层 技术形 成的金 属碳
层致密 ，与基体结合紧密 ，不 影 响工件 的表 面光 洁 度 ，具 有极高 的耐 磨 ，抗咬合 性能 ， 可从 根本 上 解决 焊 管 的拉毛
模具表面强化
模具表面强化模具表面强化处理技术模具是作为制造业的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。
因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。
目前，我国模具的寿命还不髙，模具消耗量很大，因此，提髙我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。
模具热处理对使用寿命影响很大。
我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。
据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半頁•空炉和无氧化保护气氛炉。
模具热处理工艺包括基体强韧化和表而强化处理。
基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。
表面强化的主要目的是提髙模具表而的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。
采用不同的表而强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表而强化工艺，本文着重四个方面介绍，供同行参考。
一、低温化学热处理1. 离子渗氮为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。
离子渗氮的突岀优点是显箸地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表而脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。
可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较注，过渡层较陡，温度测立及温度均匀性仍有待于解决。
离子渗氮温度以450-520°C为宜，经处理6〜9h后，渗氮层深约0.2〜0.3mm。
温度过低，渗层太薄：温度过髙，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。
离子渗氮英渗层厚度以0.2〜0.3mm为宜。
磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次藹子渗氮后，可重新投入使用，从而可大大地提髙模具的总使用寿命。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
料模具的材料也提出了各种不同的性 能要求。所以，不少工业发
达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结 构钢、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、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模
具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。
1.1.2 模具材料分类
第一章 综述
1.1 模具 1.1.1 模具分类 1.1.2 模具材料分类 1.1.3 选择模具材料的一般原则 1.2 性能 1.2.1 使用性能 1.2.2 工艺性能 1.3.6 回火 1.3.7 不同模具材料的热处理工艺 1.4 表面强化技术 1.4.1 化学热处理 1.4.2 高能束表面强化技术 1.4.3 模具表面气相沉积强化
淬火：将钢加热至奥氏体化，再快速冷却（大于临界冷却速度）使其进行马
氏体转变。 回火：将钢加热到＜A1点的某一温度保温一段时间，再冷却。
目的：改善钢的加工性能及组织结构，发挥钢的潜力，提高钢的使用性能，
节约成本，延长工件的使用寿命
1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳平衡相图 一、温度点
Ac1：加热时珠光体(P)向奥氏体(-Fe)转变的温度； Ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度； Ac3：加热时先共析铁素体(-Fe)均转变为奥氏体的终了温度；
1.5 失效形式 1.3 热处理 1.5.1 基本概念 1.3.1 工艺分类 1.5.2 失效形式 1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳 1.5.3 失效原因 平衡相图 1.3.3 退火 1.3.4 正火 1.3.5 淬火
1.1 模具——
模具的地位：现代工业产品的发展和生产效益的提高，很大程度 上取决于模具的发展和技术水平。 作用：以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型
1.1.3 选择模具材料的一般原则
研究和制造有竞争性的优质产品，最重要的要求之一就是选择产品中 不同零件所用的各种材料和与之相宜的加工方法的最佳组合。由于所能采
用的材料和加工方法很多，因而材料的选用常常是一个复杂而困难的判断、
优化过程。毫无疑问，所选材料应满足产品（零件）使用的需要，经久耐 用，易于加工，经济效益高。
1.2 性能要求
1.2.1使用性能 根据模具的工作条件和使用寿 命要求决定
强度 硬度 塑性
1.2.2工艺性能 影响模具生产成本和制造难易的主 要因素之一
切削性 尺寸稳定性 镜面性
韧性
疲劳性能
焊接修复性
1.2.1 使用性能
1． 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。 由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。冷作模具的强度指标主要 为常温下屈服强度；热作模具的强度指标主要为高温下屈服强度。 2． 硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前生产中测定硬度方法最常用的 是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金 属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。 常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏 硬度（HV）等方法。 3． 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的 能力。，常用断后伸长率和断面收缩率两个指标表示。
溶碳能力比铁素体高，1148°C时最大，为2.11%。奥氏体也是不规则多面体晶粒，
铁素体组织 400×
奥氏体组织 400×
二、钢的组织
（2）渗碳体 渗碳体的硬度很高（HB»800），塑性和韧性几乎为零。渗碳体在钢和铸铁中一 般呈片状、网状或球状存在。它的尺寸、形状和分布对钢的性能影响很大，是铁 碳合金的重要强化相。 渗碳体是介稳相，在一定的条件下，它将发生分解：Fe3C ® 3Fe + C，所分解出 的单质碳称为石墨，该分解反应对铸铁有着重要意义。由于碳在a-Fe中的溶解度 很低，所以常温下碳在铁碳合金中主要以渗碳体或石墨的形式存在。
(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。
模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。
分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。
1.1.1 模具分类
按工作条件分类：
冷作模具：主要用于金属或非金属材料的冷态成型，如冷冲压、冷
挤压、冷镦模、拉伸弯曲模、拉丝模、滚丝模等
1.2.1 使用性能
4． 冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用 下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性，反应了模具的脆断韧性，常用冲击 韧度来评定。 5． 疲劳 前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能 指标。实际上，许多机器零件都是在交变载荷下工作的，在这种条件 下零件会产生疲劳。疲劳性能反映了材料在 交变载荷作用下抵抗疲劳 破坏的性能指标。
优点：生产效率高、质量稳定、一致性好、省料、生产成本低
应用：汽车、冶金、电子、轻工、机械制造等
1.1 模具——
模具是工业生产上在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件
的各种模子和工具，其主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品 外形的加工，素有“工业之母”的称号。 模具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成，具有特定的轮 廓或内腔形状，具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离
裁模。
热作模具
热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工 的模具。如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模 具等。常用的热作模具钢有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、 V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时 采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。
塑料模具
由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑
Ar3：冷却时奥氏体向铁素体转变的开始温度；
Accm：加热时二次渗碳体(Fe3CⅡ)全部溶入奥氏体的终了温度；
Arcm：冷却时从奥氏体中开始析出二次渗碳体的温度。
1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳平衡相图 二、钢的组织
（1）纯铁及铁基固溶体 纯铁在固态下有-Fe、-Fe和a-Fe三种同素异构体。铁的三种同素异构体都可以 溶解一定量的碳形成间隙固溶体。 碳在-Fe中的固溶体称为铁素体，用符号F或表示。铁素体为体心立方晶格，其 溶碳能力很低，在727°C时最高，为0.0218%, 而在室温下仅为0.0008%。铁素体 的组织为多边形晶粒。其性能与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性高。 碳在δ -Fe中的固溶体称为δ 铁素体，又称高温铁素体，用符号δ 表示。δ 铁素体也
寸变化、形状变化、时效变化。
1.2.2 工艺性能
3. 镜面性 指工件表面不出现针孔等微小缺陷，表面粗糙度值所能达到的 微细程度。 无论何种塑料模具， 其型腔的允许表面粗糙度极小，几乎都要 求能做到镜面光泽。而要达到镜面光泽，主要的一点是钢材必须具 有不低于38HRC的硬度，最好为40～46HRC，而达到55HRC为最 佳。要达到镜面光泽，首先钢材中的夹杂物要尽量少，而且不能有
工作介质；③其它特殊要求，如导热性、密度与磁性等。
2）进行失效分析，确定主要使用性能。 在工程应用中，失效分析能暴露零件的最薄弱环节，找出导致失效的
主导因素，直接准确地确定零件必备的主要使用性能。
3）将零件的使用性能要求转化为对材料性能指标和具体数值的要求。 通过分析、计算，将使用性能要求指标化、量化，再按这些性能指 标数据查找有关手册中各类材料的性能数据及大致应用范围，进行判断、 选材。
1.2.2 工艺性能
2.尺寸稳定性 材料在受机械力、热或其他外界条件作用下，其外形尺寸不发 生变化的性能。 模具必须经过粗加工、热处理、精加工后才能投入使用，这要 求模具热处理时具有尺寸稳定性，否则会导致加工周期延长。 另外，模具投入使用后，随着时间的推移，尺寸会出现微米级 变化，称为时效变化。
随着模具向高精度方向发展，需要有来自控制热处理后模具的尺模 具 表面强化技术
主 要 内 容
1
模具及模具材料分类
模具材料性能
2
3
模具零件失效形式 模具材料热处理
模具材料表面强化技术
4
5
决 定 形 式
工作条件
受力、受热
失效形式
塑性变形、磨损、疲劳、冷热疲劳、断裂开裂
性能要求
使用性能、工艺性能、冶金质量
材料选用
冷作模具、热作模具、型腔模具
材料热处理
改变材料内部组织以获得所需组织和性能
热作模具：对高温状态下的工件进行压力加工的模具，如热锻模、 热挤压模、热冲裁模、压铸模等 型腔模具：又叫凹模，是成型塑件外表面的工作零件，如塑料模具、 陶瓷模具、玻璃模具、橡胶模具、粉末冶金模具等
热锻模具
冷冲压模具
橡胶模具
冷作模具
冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。 如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模 具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，.从 各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉 末高合金模具钢。冷作模具钢具是真空脱气精炼钢，内质纯净，机 械加工性良好，切削明显提高，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬 裂，耐磨性极为优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲
模具表面强化
有效提高模具表面各性能，心部保有强韧性
现代模具生产流程
供应商早期参与：客户与供应商关于产品设计和模具开发等方面的技术探讨 报价：包括模具价格、模具寿命、周转流程、机器要求吨数以及交货期 订单：客户订单、订金的发出以及供应商订单的接受
模具生产计划及排工安排
模具设计：可能使用的设计软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、 AutoCAD、CATIA等 采购材料 模具加工 模具装配 模具试模 样板评估报告 样板评估报告批核
模具材料的品种繁多、分类方法也不尽相同。由于模具钢是制造模具 的主要材料，所以我们可将材料分类如下：