金属材料第五章模具钢的选材及热处理工艺
金属材料及其热处理ppt课件
实际结晶温度越低，过冷度越 大。
2. 变质处理；加入细小变
质剂，提高形核率、降低长大 速度。
3. 振动处理。破坏枝晶，提高形核率、降低长大速度。
对于固态下晶粒粗大的金属材料，可通过冷、热机械加工（锻造、轧制等）
及热处理的方法来细化晶粒。 .
同素异构转变
大多数金属的晶格类型是固定
热处理在机械工业中具有重要地位。
.
热处理
热处理的目的
热处理主要是为了改善金属材料的性能，即改善其工艺性能、提高机械 性能及使用性能。
.
热处理
热处理与相图
有固态相变发生的合金才能进行热处理，纯金属、某些单相合金不能热 处理强化，只能采用形变强化的方法。
a) 图F点以左的合金.不能进行热处理。
.
合金及其组织结构
2. 相
合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相。相与相之间有明显的 界面－相界。
3. 组织
所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、 大小和分布方式不同的相构成了合金不. 同的组织。单相组织、多相组织。
合金的晶体结构
根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织可分 为固溶体、金属化合物和混合物三类。
.
钢的奥氏体转变
生产中冷却方式多种多样， 常采用的有两种：
1. 等温冷却； 等温淬火，等温退火等。
冷作模具钢的热处理工艺 ppt课件
滚子链条及汽车零件的加工。 按受载情况，冷镦模具可分为轻载和重载两种类型。 1.轻载荷冷镦模用钢 轻载荷的小型凹模大都采用表面具有一定硬化层的整体模块。当要求硬化层深度 不大时，可选用T10A钢；如要求较深些的硬化层，则可选用低合金工具钢。高淬透性 钢在这种场合是不适宜的。对这类零件用模具，冷镦凸模可采用T10A、60Si2Mn、9Si Cr、Cr15等钢制造，凹模可采用T10A、Cr12MoV、Cr15等钢制造。
材料，如球墨铸铁等。 3)对于大批量生产的模具或模具上磨损严重的部位，可采用镶嵌模块式的办法解决， 即在合金铸铁模框中镶嵌质量较好的材料作模芯。 4)为了防粘附，在拉深铝、铜合金和碳素钢时，可对凸模和凹模材料进行渗氮和镀 铬。
ppt课件
7
表2-2 冷冲裁模的选材举例及工作硬度
ppt课件
8
ppt课件
表2-7 常用碳素冷作模具钢高温回火、正火、调质、淬火工艺规范
ppt课件
20
1.碳素工具钢
(2)碳素冷作模具钢的应用 T7A钢具有较好的韧性和硬度，但切 削能力较差，多用于制造同时需要有较大韧性和硬度，但对切削 能力要求不高的工具和模具，如錾子、冲头、锻模、压模和铆钉 冲模等；还适合制作易脆断的小型模具或承受冲击载荷较大的模 具。
ppt课件
23
1.高碳低合金冷作模具钢的热处理
表2-8 常用高碳低合金冷作模具钢的化学成分及基本特点
热锻模具选材与制造工艺
热处理不当是导致模具早期失效的重要原因，据某厂统计，其约占模具早期失效因素的35%。
模具热处理包括锻造后的退火，粗加工以后高温回火或低温回火，精加工后的淬火与回火，电火花、线切割以后的去应力低温回火。只有冷热加工很好相互配合，才能保证良好的模具寿命。
模具型腔大而壁薄时需要采用正常淬火温度的上限，以使残留奥氏体量增加，使模具不致胀大。快速加热法由于加热时间短，氧化脱碳倾向减少，晶粒细小，对碳素工具钢大型模具淬火变形小。对高速钢采用低淬、高回工艺比较好，淬火温度低，回火温度偏高，可大大提高韧性，尽管硬度有所降低，但对提高因折断或疲劳破坏的模具寿命极为有效。通常cr12mov钢淬火加热温度为1000℃，油冷，然后220℃回火。如能在这种热处理以前先行热处理一次，即加热至1100℃保温，油冷，700℃高温回火，则模具寿命能大幅度提高。我们在70年代初期对3cr2w8v钢施行高淬、高回工艺热处理钢丝钳热锻模具也取得良好效果，寿命提高2倍多。采用低温氮碳共渗工艺，表面硬度可达1200hv，也能大大提高模具寿命。
低温电解渗硫可降低金属变形时的摩擦力，提高抗咬粘性能。使用6w6mo5cr4v钢制作冷挤压凸模，经低温氮碳共渗后，使用寿命平均提高1倍以上，再经低温电解渗硫处理可以进一步提高寿命50%。模具淬火后存在很大的残留应力，它往往引起模具变形甚至开裂。为了减少残留应力，模具淬火后应趁热进行回火，回火应充分，
回火不充分易产生磨前裂纹。对碳素工具钢，200℃回火1h，残留应力能消除约50%，回火2h残留应力能消除约75%～80%，而如果500～600℃回火1h，则残留应力能消除达90%。
冷冲凹槽模具的材料选用及热处理工艺
金属材料工程
课程设计说明书
设计题目：冷冲凹槽模具的材料选用及热处理工艺
专业材料科学与工程
班级材料115
学生寸敏敏
指导教师陈文革时惠英
2014 年秋季学期
设计任务
冷冲凹槽，如图所示
技术要求：硬度HRC58-62，变形允许双面间隙0.02-0.04mm，请选用适合的材料并通过适宜的热处理工艺达到技术要求。
本课题主要根据设计任务书的要求研究冷冲凹槽模具的材料选用及热处理工艺，即为了达到工件所要求的性能，而选用合适的材料，采取正确的热处理工艺。目前常用的冲压模具钢材有碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。综合服役条件、性能要求及失效形式选用了Cr4W2MoV高碳中铬钢，含碳量一般为1.2%左右，主要合金元素为铬，钨，钼，钒等，由于铬，钼的适当配比，使钢的过冷奥氏体稳定，获得良好的淬透性和力学性能，钒可以细化奥氏体晶粒，钼还可以有效改善钢的热强性并能够抑制回火脆性的产生。钼和钒形成碳化物形成的碳化物，对钢的强度和耐磨性也有改善作用。
本文选择了合适的冷冲凹槽模具材料（Cr4W2MoV），并研究其经过高温淬火后三次高温回火的热处理工艺，确定了其预先经过球化退火以降低硬度，改善切削加工性能，为后续淬火做组织上的准备。最终热处理工艺是淬火温度1020-1040℃（高温淬火），回火温度500-540℃（高温回火），回火三次，每次1-2h，硬度58-62HRC。并对其进行性能检测，使得其得到设计任务书所要求的性能，并应用于实际中。
一.工役条件及所受载荷、性能要求、失效形式分析 (1)
模具材料及热处理
为 了适 应 压 力 加 工 新技 术 、 新 设 备 对 模 具 材料
在 强 韧性 和 热稳 定 性 方 面的 高 要 求 ，国 内 外 研 制 了 许 多 新 型热 作模 具 钠 ，现 正 在 生 产 中 发 挥 着 作 用 ， 其中有５ Ｎｉ Ｖ、５ ｒＮｉ Ｖｓ 、３ ２ ｗＶＮｉ Ｃｒ Ｍｏ ｃ ２ Ｍｏ ｉ ｃｒＭｏ 、
丘 ■ ！ 些 丝 参 热工 ！ 笙 丝 生 磊 加
¨ ， ｍｅａｗ ｒｉ ９ ０ｃ ｍ ｔｌ ｏ ｋｎｑ１ ５ ．ｏ ’ ’
模具制造技术专题
０ ２ 、ＬＭ１ １ Ａ１ 、ＬＭ２ Ｉ ￣ ＲＭ２ ０ Ｉ 等２ 多种 牌号及 粉末高 速
Ｔｃ ｗ 竺 ｏａ 堡 ｐｌ Ｉ ｉＲ
■■ ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■■ ● ■■ ■ ■■ ■ ●一
专 综 ｊｏｃ ｉ 题 述＿Ｔｉ ｅ ｖ ， ｗ
模具翩造技术专题
模具 工业 是 基础 工业 ，模具 是 工业生 产 的主要 工 艺装备。模具以其特定的结构形 式通 过一定的方式使材 料成形 ，具有生产效率 高、产品质量好 、材料消耗少及
制造 成本 低等 优点 ，因而得 到广泛 的应 用 。从材 质上
腐蚀性 能，用 于制造锻压 、热挤压 、压 铸、热 镦摸和高 温超 塑成 形用模具 。５ ｒ Ｍｏ ＣｒＷ８ Ｃ Ｍｎ 、３ ２ Ｖ虽是 古老的
常用模具材料及热处理高教课件
技术研究
30
如：
❖ 形状简单――选用45、40Cr、T10A、低熔点 合金、锌基合金。
❖ 形 状 复 杂 ― ― 选 用 9 Mn2V、GCr15、CrWMn、 Cr12MoV、H11（H13）锌基合金、铍铜合金等。
❖ 精度高、寿命长、表面粗糙度很低 ❖ ――可选用进口钢材：＜美＞P6、P20、PPT；
火稳定性、热膨胀系数小 ❖ 表面性能：耐磨性、耐蚀性 ❖ 工艺性能：切削加工性、电加工性、抛光性、可锻
性、淬透性、热处理性能、可焊性 ❖ 经济性：资源条件、市场供应情况、价格
技术研究
19
各种模具工作条件不同，对材料性能要求也
就各有差异。如：
❖ 冷冲压模：高强度、高硬度。
❖ 冷挤压模：高强度（抗压、断裂、疲劳强 度）、高韧性、高硬度。
技术研究
25
一般原则：
❖ ①满足使用性能要求。主要从工作条件、模具结构、 产品形状和尺寸、生产批量等综合考虑。
❖ 形状复杂、精度高――变形小、导热性好、膨胀系 数小
❖ 大负荷――高强度 ❖ 摩擦、磨损――高硬度 ❖ 冲击负荷――高韧性 ❖ 表面光洁――可抛光性
技术研究
26
②良好的制造工艺性能。容易制造、容易精
① 硬质合金
❖ 以难熔的金属碳化物（WC、TiC等）作硬质相，
以铁族金属（Co或Ni）为粘结相，用粉末冶金 方法生产的一种多相组合材料。
热加工模具的材料选择及热处理
热加工模具的材料选择及热处理
随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：
热加工类模具用钢的材料分析
热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。它主要用于制造业和加工业。它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。
热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。
为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。所以，模具应属于标准化程度较高的产品。一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。
一、热加工用模模具的功能和作用
现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。
现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。
热作模具钢的选材及热处理工艺
表4 四种锤锻模具钢的退火工艺
2、铬系热作模具钢热处理
铬系热作模具钢一般热处理过程
退火工艺
表5 三种铬系热作模具钢的退火工艺
淬火工艺
预热：为减少变形，应采用550℃和850 ℃两段预热，时间系数为0.5 min/mm。 在550 ℃预热时加热速度必须缓慢，在850 ℃预热时加热速度可以快些。
加热：保温时间系数为0.5~1 min/mm。 为减少氧化、脱碳，最好采用可控气氛炉、盐浴炉或真空炉进行加热。
冷却：油冷、空冷都可以，还可以采用350~500 ℃分级冷却。 空冷或分级冷却是应保证不析出碳化物，模具心部不出现上贝氏体。
回火工艺
（1）采用550~650 ℃高温回火，回火温度根据硬度要求参考表6. 铬系热作模具钢在500℃左右回火时，出现二次硬化现象，回火硬
W7.5~9 W1.2~1.8 W4.5~5.3
二、热作模具的工作条件与性能要求
1、工作条件
热作模具的工作条件主要有以下三方面: (1)型腔表层金属受热。尽管热锻模具不同，型腔表层金属受热温 度也不相同，但是最低也有几百摄氏度;热挤压模具与压铸模具型 腔表层温度更高。 (2)型腔表层金属产生热疲劳。热作模具的工作特点是具有间歇性。 每次使热态金属成型后都要用冷却介质冷却型腔的表面。因此， 热作模具的工作状态是反复受热和冷却，从而使型腔表层金属产 生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用。其结果是引起型 腔表面出现裂纹，称为热疲劳现象。 (3)载荷作用。锤锻模受强烈的冲击载荷和工作应力;热挤压模具和 压铸模具是在高压下服役的。
《金属材料与热处理》典型零件的选材原则及工艺路线设计
二、零件使用时的工作条件
（1）受力状况 主要是载荷的类型(例如动载、静载、 循环载荷或单调载荷等)和大小；载荷的形式；载荷的特 点等。
（2）环境状况 主要是温度特性、介质情况等。 （3）特殊要求 如对导电性、磁性、热膨胀、密度、外
观等的要求。
三、零件根据使用性能选材的步骤
第一步:通过对零件工作条件和失效形式的全面分析， 确定零件对使用性能的要求；
小等。
4 齿轮类零件的选材 齿轮材料要求的性能主要是疲劳强度，尤其是弯曲疲劳
强度和接触疲劳强度。表面硬度越高，疲劳强度也越高。 齿心应有足够的冲击韧性，目的是防止轮齿受冲击过载断 裂。
从以上两方面考虑，选用低、中碳钢或其合金钢。它们 经表面强化处理后，表面有高的强度和硬度，心部有好的 韧性，能满足使用要求。此外，这类钢的工艺性能好，经 济上也较合理，所以是比较理想的材料。
(4) 腐蚀断裂及永久变形 在腐蚀性介质中使用的弹簧易产生应力腐 蚀断裂失效。高温使弹簧材料的弹性模量和承载能力下降，高温下使 用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。
3 弹簧材料的性能要求
(1) 高的弹性极限σe和高的屈强比σs/σb 弹簧工作时不
允许有永久变形，因此要求弹簧的工作应力不超过材料的 弹性极限。弹性极限越大，弹簧可承受的外载荷越大。对 于承受重载荷的弹簧，如汽车用板簧、火车用螺旋弹簧等 ，其材料需要高的弹性极限。
《金属材料与热处理》教学大纲
《金属材料与热处理》教学大纲
一、课程名称
金属材料与热处理
二、先修课程
高等数学大学物理工程力学
三、课程性质、目的及任务
《金属材料与热处理》是机械类专业必修的技术基础课。该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。为了使学生较好地消化所学知识，在学习本课程前，学生应安排金工实习，使他们对金属冶炼、加工及热处理有一个概括认识。主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。
四、本课程的基本要求
通过本课程学习，要求学生
1、统掌握金属材料基本理论及基本知识，初步具备应用所学理论知识分析
解决实际问题的能力，为选材和热处理工艺制定打下一定的基础。
2、使学生在金属材料基础理论及基本知识方面具备应用阅读一般专业文献
及进一步提高自修能力。
3、初步具备应用光学金相分析金属及合金组织的能力。
五、课程内容与学时分配
六、课程的内容
第一章金属的结构和结晶
（一）教学目的
了解金属的特征；金属的晶体结构；实际金属晶体中的晶体缺陷；金属结晶的基本概念
（二）教学的重点、难点
重点：体心立方，面心立方，密排六方的三种常见晶体结构；结晶的形核和长大，晶粒大小控制
难点：冷却曲线、过冷度
（三）教学内容
金属与非金属特性；金属的晶格、点阵、晶胞、体心立方，面心立方，密排六方晶格；点缺陷、面缺陷；线缺陷；液金属与固态金属的相同与不同之处，结晶过各的形核与长大，形核与过冷度关系，晶粒大小与性能关系、晶粒大小的控制
五金模具材料选择和热处理要求规范
料选择和热处理要求规范
材料特点 中碳结构钢 预硬塑胶模用钢290~320HB 较好的淬透性及耐磨性，但冲击韧性差。 用途广泛的冷作模具钢，冲击负荷小的冲 模、拉伸模等。
热处理要求 43～48HRC 48～52HRC 54～58HRC
54～58HRC
预硬塑胶模用钢290~320HB 较好的淬透性及耐磨性，但冲击韧性差。 用途广泛的冷作模具钢，冲击负荷小的冲 模、拉伸模等。 钢的淬透性、耐磨性都比Cr12高，较 Cr12Mo1V1差。可代替Cr12及Cr12Mo1V1使 用。 高韧性、高耐磨性铬钢，形状复杂工件及 长期生产冲压模。 高碳高铬冷作模具钢，适合重负荷冷冲模 这种钢有更好的耐磨性，更高的红硬性， 但韧性较低，淬火后硬度可达64~66HRC。
1
上下垫板
2 3
夹板 脱料板
4
冲切类上 下模板
DC53 SKD11 SKH51 硬质合金 P20
使用寿命>500万次 零件形状简单，使用寿命50～200 万次 使用寿命<100万次 使用寿命50～200万次 使用寿命200～500万次 使用寿命200～500万次 零件形状简单，使用寿命50～200 万次 使用寿命<100万次 使用寿命50～200万次
高韧性、高耐磨性铬钢，形状复杂工件及 长期生产冲压模。经TD处理后使用寿命大 大提高（TD处理后可使用200万次以上才进 行第一次修模）。注意： TD 处理前模具 工作面光洁度要求：Ra 0.8 以下。 预硬塑胶模用钢290~320HB，经氮化处理 后表面硬化层大于0.3mm，硬度可达65HRC 以上，适合于形状比较简单的零件
h13热处理工艺及硬度
h13热处理工艺及硬度
H13钢是一种热作模具钢，其热处理工艺包括淬火和回火两个步骤。
1. 淬火：将H13钢加热至1020℃左右，保温一段时间后进行油淬。油淬过程中，冷却速度较快，使得钢中的碳和合金元素以马氏体的形式固定下来，得到硬度较高的马氏体组织。经过淬火处理，H13钢的硬度可以达到56～58HRC。
2. 回火：淬火后的H13钢需要进行回火处理，以稳定其组织和提高韧性。
通常选择在560℃左右进行回火，保温一段时间后空冷。回火过程中，钢中的碳和合金元素会以碳化物的形式析出，降低钢的硬度和脆性。经过回火处理，H13钢的硬度可以降至47～49HRC。
需要注意的是，热处理工艺应根据具体情况而定，同时需要控制好加热温度、保温时间、冷却速度等工艺参数，以保证热处理的质量和稳定性。
金属材料与热处理资料
2．化学热处理 化学热处理是将零件 置于化学介质中加热保温，使零件表面 渗入某种元素以改变其化学成分组织和 力学性能的热处理工艺。化学热处理包 含分解(化学介质在一定温度下分解出 活性原子)、吸收(活性原子被工件表面 吸收并渗入工件表面)和扩散(渗入的活 性原子由表及里的渗透形成扩散层)三 个基本过程。化学热处理方法有渗碳和 渗氮两种。
金属材料与热处理
一、常用碳素钢
1．碳素结构钢
碳素结构钢的牌号是由屈服点字母、屈服点数值、 质量等级、脱氧方法等四部分按顺序组成。其中 屈服点的数值以钢材厚度(或直径)不大于16mm 钢的屈服点表示；质量等级分A、B、C、D四级， A级质量最低，D级质量最高；屈服点的字母以 “屈’’字汉语拼音字母“Q”表示；沸腾钢、 镇静钢分别以“沸”、“镇”二字的汉语拼音字 首“F”、“z”表示；半镇静钢用字母b表示， “z”可以省略。例如Q235—A·F表示σs（屈服 强度） =235MPa的A级碳素结构钢，F表示沸 腾钢。
二、常用合金钢
1．合金结构钢
合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入适量的 合金元素的钢。按照用途不同，合金结构钢可分 为：普通低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧 钢、滚动轴承钢等。
(1)普通低合金结构钢
常用的普通低合金结构钢有09Mn2、16Mn、 15MnV等。
主要取代碳素结构钢，用以制造各种要求强度较 高的工程结构件，例如：船舶、车辆、高压容器、 管道、大型桥梁、大型屋架等。
金属材料及热处理(第5版)课件第5章 铁碳合金相图和碳钢
• 一、含碳量对钢组织和力学性能的影响
– 钢的成分决定钢的组织，而组织又决定了钢的性 能。
– 碳钢的组织都是由铁素体和渗碳体这两个基本相 组成的，但随着含碳量的不同其组织形态和分布 将有所不同。
– 随着含碳量增加，碳钢 中的渗碳体数量也随着 增多，因此硬度逐渐升 高。
– 当含碳量时WC<0.9％时， 随着含碳量的增加，碳 钢的强度提高，而塑性、 韧性均降低。
•共晶白口铸铁的室温组织是渗碳体和珠 光体组成的机械混合物 （P+Fe3CⅡ+Fe3C），称为低温莱氏体， 用符号L´d表示。
•（二）亚共晶白口铸铁的组织转变
•参考图5-12，亚共晶白口铸铁（WC＞ 2.11~＜4.3%），液态合金缓冷至1处的亚 共晶白口铸铁组织为（A+Ld）。
模具材料及热处理
模具材料及热处理
1．金属组织
金属
具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性同时其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体〔即晶体〕。
合金
由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
相：合金中成份、结构、性能相同的组成局部。
固溶体
是一个〔或几个〕组元的原子〔化合物〕溶进另一个组元的晶格中，而仍维持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化
由于溶质原子进进溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象喊固溶强化现象。
化合物
合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
机械混合物
由两种晶体结构而组成的合金组成物，尽管是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
2．金属硬度
硬度
金属的硬度，是指金属外表局部体积内反抗外物压进而引起的塑性变形的抗力，硬度越高讲明金属反抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直截了当D的钢球压进金属外表，并维持一定的时刻，测量金属外表上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，喊布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。洛氏硬度HRA、HRC：
8.3典型冷作模具的选材及热处理
典型冷作模具的选材及热处理
3、材料选择及热处理 选择模具材料首先要了解模具钢的材质成分、性能， 模具的使用条件以及模具失效形式，针对性地选材。 3.1冲裁模 冲裁模刃口承受的剪切力大，摩擦发热严重，易磨 损。凸模易产生崩刃、折断等。对于批量较大的厚板冲 裁模可选用W18Cr4V钢W6Mo5Cr4V2钢制作凸模，用 Cr12MoV钢制作凹模，这类钢耐磨性抗压强度较好， 基本能满足使用要求，但韧性较低、碳化物分布不均匀， 使模具易断裂及崩刃，模具寿命也不理想。目前，紧固 件企业多数使用了基体钢（LD、65Nb等），低合金高 强度钢（GD），降碳高速钢（6W6Mo5Cr4V），火焰 淬火钢（7CrSiMnMoN）等。
典型冷作模具的选材及热处理
常用牌号YG20、YG15。
表2 组成（％） 牌号 WC CO
硬质合金的化学成分 性能
硬度HRC
抗弯强度／Mpa
抗压强度／Mpa
YG15
85
15
86Hale Waihona Puke Baidu88
1800～2200
3900
YG20
80
20
83~86
2000～2600
3400
YG25
75
25
82～84
1800～2700
3200
典型冷作模具的选材及热处理
钢结构硬质合金是以碳化物为硬质相、钢作粘结相形成的复合材料， 钢结硬质合金有良好的耐磨性，其强度和韧性高于硬质合金，并可 进行机械加工和热处理，在冷作模具中得到广泛应用，主要以碳化 钨钢结硬质合金为主（简称DT合金），其性能见表3。
- 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)。
2.锤锻模具的热处理 （1）热锻模具钢的退火 1)普通退火 2)防白点退火 3)高温回火
（2）热锻模具的淬火、回火 1）淬火工艺 ①淬火前的准备工作 ②淬火加热 ③淬火温度的选择 ④淬火加热时间 2）回火工艺
3.热挤压模具的热处理
（2）淬火工艺 （3）回火工艺
4.热Байду номын сангаас边模的热处理
以8Cr3钢制汽轮机叶片热切边模为例 （3）模具的退火工艺
2）具有良好工艺性能 3) 适当经济性 （1）各种冷冲裁模的选用 1）薄板冲裁模 ：形状简单、尺寸小、批量小，选用T10A；
形状较复杂、批量小，选用9Mn2V、CrWMn、8Cr2Si、 Cr5Mo1V；形状复杂、批量大，选用Cr12、Cr12MoV、 D2、W6Mo5、Cr4V2； 2）厚板冲裁模：批量较小，选用T8A、W6Mo5Cr4V2、 6W6、Cr12MoV、D2、LD、GM、ER5。 3）剪切刀：剪薄板的厚剪刀选用T10A、T12A、9SiCr CrWMn、5CrW2S
为获得良好的切削加工性能，并使淬火、回火后具有 良好的组织和性能，8Cr3钢锻造后必须进行退火，退火 加热温度780～800℃，保温时间1～2min/mm，＜500℃出 炉空冷。退火后的硬度一般为HB≤255。 （4）淬火、回火工艺
8Cr3钢制热切边模的淬火温度为840～820℃。为防止 氧化＼脱碳，在加热时需保护。
模具的淬火冷却在油中进行。为避免开裂及变形，在 入油前可在空中预冷至780℃。在油中冷却到150～200℃ 时出油，并立即进行回火。
5.热作模具钢的选材、强化处理及使用寿命关系的比较 （1）热冲头 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为1050～1100℃ 淬火，630℃回火两次，硬度值为45～47HRC，生产200～350 件后，软化变形和开裂；现行热处理工艺为1275℃加热， 300～320℃等温淬火，46～48HRC，生产1500～2200℃件不再 开裂。 (2)热挤压模具 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为1050～ 1100℃淬火，620℃回火两次，硬度值为45～48HRC，生产 1200件后早期开裂；现行热处理工艺为1200℃加热，680℃回 火两次，硬度值为40～45HRC,生产3300件变形或疲劳。 （3）锤锻模 材料采用5CrMnMo，经860～880℃淬火，燕尾油 冷，480℃回火，硬度达32～35HRC，可生产2500件后燕尾开 裂；当经880℃加热，450℃等温淬火，480℃回火后，燕尾不 再开裂，可生产6000～100000件。
第三节 塑料模具钢的选材及热处理工艺
一、塑料模具钢的选材
1.依据塑料模具服役条件和制品质量选择模具材料
（2）冷挤压模材料的选用
目前，最常用的是60Si2Mn、Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V钢 及低碳高速钢6W6Mo5Cr4V12，基体钢LD、65Nb、012Al、LM1、 LM2、GD，马氏体时效钢。
（3）拉深模材料的选用
对于小批量生产，可选用表面淬火钢或铸铁；对于轻载 拉深模，宜选用T10A、9M2V、CrWMn 、GD、65Nb等钢；对于 重载拉深模，可选用Cr12、Cr12MoV、GM、ER5等钢。
3. 高铬钢薄板冲裁模的热处理 热处理要点如下 1）淬火加热温度 2)保温时间 3)冷却方式 4）回火 5）深冷处理
4. 厚板冲裁模的热处理 几种强韧化热处理新工艺 : 1）高碳钢低温、短时、快速加热工艺 2)等温淬火工艺 3)细化奥氏体晶粒的预热处理工艺 4)细化碳化物处理
5. 冲裁模的热处理操作 1)淬火：缓慢加热，特别是形状复杂、厚薄不均
T10A、GD钢；中件弯曲、卷边、成形用模具承受负荷较大、 磨擦较剧烈、小批量生产可选择低熔点合金、锌基合金；生 产批量较大时，宜选用6W6、CrWMn钢。 （6）拉丝模材料的选用
对于拉丝模可选用T10A、T10、6W6钢制作拉铝、铜合金细 丝用模具；可选用Cr12、Cr12Mo1V1、ER5、GM钢及硬质合金 制作拉非铁金属的粗棒或钢钢丝用模具。
的模具更要保证模具各部位温度均匀． 以防止热膨胀引起翘曲变形。 2)回火：选择回火介质时要注意安全，热油回火 温度不应超过250℃，为防止发生火灾 应 备有密合的盖子和干砂，万一热油 烧着，则应立即用盖子盖严并在四周撤 上干砂。
第二节 热作模具钢的选材及热处理工艺
一、热作模具钢的选材 1．热作模具的选材 （1）热锻模的选材 （2）热挤压模常用材料及选用原则 （3）压铸模常用材料及选用原则
1）铜合金压铸模 2）铝合金压铸模
二、热作模具钢的选材及热处理工艺举例
1．主要热作模具的制造工艺路线 （1）锤锻模的制造工艺路线 下料→锻造→退火→机械粗加工 →探伤→成形加工→淬火及回火→钳修→抛光。 （2）热挤压模的制造工艺路线 下料→锻造→预先热处理→机 械加工成形→淬火及回火→研磨抛光。 （3）压铸模的制造工艺路线 锻造→退火→机械粗加工→稳 定化处理→精加工成形→淬火及回火→钳工修配→发蓝。 （4）形状复杂、精度要求高的压铸模的制造工艺路线 锻造→ 退火→粗加工→调质→精加工成形→钳工修磨→渗氮（或碳氮 共渗）→研磨抛光。
（4）冷墩模材料的选用
冷墩凸模可采用T10A、60Si2Mn、9SiCr、GCr15等钢制造， 凹模采用T10A、Cr12MoV、GCr15等钢制造。
对于重载冷墩模通常采用Cr12、65Nb、LD、RM2、LM1、 LM2、GM等。
（5）弯曲模材料的选用 小件弯曲、卷边、成形用模具承受负荷较小，可选45、
二、冷作模具钢的热处理工艺举例
1．薄板冲裁模的热处理 （1）碳素工具钢薄板冲裁模的热处理 1）双介质淬火工艺 2）碱浴淬火 3）等温淬火工艺 4）获得板条状马氏体的热处理 5)细化碳化物的热处理
图5-1 T10A钢制冷冲模常规热处理工艺 图5-2 T10A钢制冷冲模碳化物超细化处理工艺
2. 低合金钢薄板冲裁模的热处理 热处理措施如下: 1)增加工艺孔及局部包扎铁皮 2）采取低温淬火和恒温延迟冷却淬火 3）快速加热淬火 4)优选淬火冷却方式 5）回火