模具材料基础知识PPT(35张)

高耐磨高强韧性冷作模具 钢
特殊用途冷作模具钢
9Cr6W3Mo2V2（GM）、Cr8MoWV3Si（ER5）
9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4、1Cr18Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、 7Mn15Cr2Al3V2WMo
低淬透性冷作模具钢
1.碳素工具钢 常用的碳素工具钢有T7A、T8A、T10A、T12A，其中T7A
Cr8MoWV3Si（ER5） 简称ER5钢，此钢提高了含碳量、含钒量，以及Cr、Mo、W碳化物形成 元素，保证了钢中具有强韧性基体及细小均匀分布的特殊碳化物，从而 使ER5钢具有高耐磨及高韧性。强韧性和耐磨性均比Crl2MoV钢高。 ER5钢锻造性能良好，始锻温度为1150℃，终锻温度≥900℃，锻后缓冷， 锻坯近于终锻温度时，轻击快打可提高锻造质量。
高耐磨微变形冷作模具钢
Cr12、Cr12Mo1V1（D2）、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr4W2MoV、 Cr12Mn2SiWMoV、Cr6WV、Cr6W3Mo2.5V2.5
高强度高耐磨冷作模具钢 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N
高强韧性冷作模具钢
6W6Mo5Cr4V、65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（LD）、 7CrSiMnMoV（CH-1）、5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）、6CrNiSiMnMoV （GD）、8Cr2MnWMoVS
钒钢经过氮化处理后可以极大的提高钢的耐磨性能.
低淬透性高碳钨铬冷作模具钢,莱氏体型马氏体高耐磨钢,在水中冷却时, 硬度很高,耐磨性和抗咬合能力极好,该钢淬火硬度高达67-68HRC.主要 用于制造各种中小批量生产的冷冲模等.
牌号
9Mn2V CrWMn、
9SiCr 9CrWMn 9Mn2V MnCrWV SiMnMo
动和冲击负荷，但切削能力差。
共析钢
淬火加热时容易过热，变形也大，塑性和强度比较低，不宜制造 承受较大冲击的工具，但经热处理后有较高的硬度和耐磨性。
过共析钢 过共析钢
晶粒细，在淬火加热时（温度达800℃）不致过热，仍能保持细 品粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以具有比T8、 T8A钢更高的耐磨性，但韧性较低。
合金含量中等，由于含有钼和钒，所以钢的淬透性良好，碳化物分布均匀，具 有一定的冲击韧性和较好的耐磨性。
高耐磨微变形冷作模具钢
牌号
性能
Cr4W2MoV Cr12Mn2SiWMoV
新中型合金冷作模具钢，性能较稳定，与高合金冷作模具钢Crl2、Crl2MoV 相比，用其制成的模具使用寿命明显提高。该钢的共晶碳化物颗粒细小，分 布均匀，具有较高的淬透性和淬硬性，以及较好的耐磨性和尺寸稳定性。但 钢的热加工温度范围较窄，变形抗力较大。
Cr6WV
Cr6W3Mo2.5V2.5 导热性差，塑性低，变形抗力大，锻造范围窄，淬透性高，变形发热效应较
大。
1.2.6 高耐磨高强韧性冷作模具钢
牌号
性能
W18Cr4V
W6Mo5Cr4V2
W12Mo3Cr4V3N
高强韧性冷作模具钢
牌号
性能
6W6Mo5Cr4V
低碳高速工具钢类型的冷作模具钢，其淬透性好，并具有类似高速工 具钢的高硬度、高耐磨性、高强度等综合性能，还具有比高速工具钢 韧性好的特性。用该钢制造的冷挤压模寿命较长。因钢中钼含量较高， 其热加工温度范围稍窄，变形抗力较大。此钢易脱碳。
• 钢结硬质合金除合 金工具钢钢结硬质 合金、高速钢钢结 硬质合金外，还包 括不锈钢钢结硬质 合金和高锰钢钢结 硬质合金。
模具材料在模具工业中的地位
• 模具是制造技术的核心， 工业要发展，首先要发展 模具工业。模具作为国民 经济的基础工业，涉及机 械、汽车、轻工、电子、 化工、冶金、建材等各个 行业，量大面广，品种繁 多。
为亚共析钢，T8A为共析钢。
2.GCr15钢 GCr15钢是专用的轴承钢之一，但也常用来制造冷作模
具，如落料模、冷挤压模和成形模等。该钢具有过共析成 分，并加入少量的铬以提高淬透性和耐回火性。
牌号
性能
T7A T8A T10A T12A GCr15 8MnSi
亚共析钢 具有较好的塑、韧性和强度，以及一定的硬度，能承受震
65Cr4W3Mo2VNb （65Nb）
简称65Nb钢，是一种冷作模具钢。锻造性能良好，锻造时要缓慢加热， 保证透烧，加热温度1120～1150℃。始锻温度不宜太高，1100～ 1120℃，终锻温度不宜过低，850～900℃。锻后应回火，缓冷（砂冷 或炉冷）或及时退火。65Nb钢的抗氧化性良好，属于高合金钢，导热 性差，与高速钢、高铬工具钢相比，变形抗力低，高温韧性好。
模具材料的分类
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：
模具材料
模具钢
冷作模具钢 热作模具钢 塑料模具钢
铸铁
其它模具 材料
有色金属 及其合金
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硬质合金
非金属材料
根据模具的工作条件不同，一般把模具钢分为三类: 1.冷作模具钢 2.热作模具钢 3.塑料模具钢。
模具材料
• 1、什么模具材料? • 2、能做模具的材料有哪些？
• 所谓模具材料 是指：凡是用 来制造模具及 其零件的材料， 称之为模具材 料。
能做模具的材料有哪些？
• 1、钢铁材料 • 2、有色金属材料 • 3、无机非金属材料 • 4、有机高分子材料 • 5、硬质合金 • 6、钢结硬质合金
• 钢铁材料仍是主要 的模具材料。大多 数模具仍是采用钢 铁材料来制造。尤 其是钢铁材料中各 种类型和品种的模 具钢材是制造模具 的主体材料。
高碳合金工具钢，韧性较好，具有较好的回火稳定性，热处理时变形小。
低合金冷作模具钢，具有一定的淬透性和耐磨性，淬火变形较小，碳化物分布均 匀且颗粒细小。
9Mn2V钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好的低合金工具钢，它具有较高的硬 度和耐磨性。淬火时变形较小，淬透性很好。由于钢中含有一定量的钒，细化了 晶粒，减小了钢的过热敏感性。同时碳化物较细小和分布均匀。 是高碳合金工具钢,该钢的综合性能优良,可进行销盐分级淬硬;具有较高的强度,良
1）
合金工具钢9Mn2V相近。锻造加热温度为1150～1200℃，始锻温度为
1100～1120℃，终锻温度为800～850℃，冷却方式为灰冷或炉冷。
高强韧性冷作模具钢
牌号
性能
5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）简称012Al钢，是冷热模具兼用钢，属于基体钢，具有较好的综合性能
和热稳定性。此钢的冷热疲劳抗力和耐磨性高于3Cr2W8V钢。012Al 钢因合金元素含量多，锻造性能比3Cr2W8V钢差。锻造加热温度 1100～1140℃，始锻温度1050～1080℃，终锻温度≥850℃，锻后要 回火，缓冷(砂冷或炉冷)或及时退火。
• 有色金属材料除铜 合金、钼合金、钨 合金外，还包括低 熔点合金、锌基合 金和超塑性合金。
• 无机非金属材料主 要是是指代氧化锆 增韧陶瓷。
• 有机高分子材料主 要包括环氧塑料和 聚氨酯橡胶。
• 硬质合金包括钨钴 类硬质合金、钨钛 钴硬质合金（钨钛 钽钴类硬质合金）、 碳化钛基硬质合金、 超细晶钨钴类硬质 合金、涂层类硬质 合金和碳化钨基硬 质合金。
牌号
Cr2 9Cr2 Cr06 W V CrW5
性能
具有较好的淬透性和良好的耐磨性。 具有较好的淬透性和良好的耐磨性。
含少量铬的低合金工具钢。淬火后的硬度和耐磨性都很高，淬透性不好，较脆。 钨的主要用途是制造特种钢。钨合金材料非常坚硬和耐磨、耐热，纯钨的最重要 用途是做电灯泡中的灯丝，而钨丝的金属支架是纯钼
6CrNiSiMnMoV（GD）
GD钢属空冷微变形冷作模具钢，这类钢最大弱点是退火不易软化。
8Cr2MnWMoVS
Cr、Mn元素主要是提高钢的淬透性，兼有固溶强化基体组织和改善基 体组织的回火稳定性的作用。加入V主要是细化晶粒。
高耐磨高强韧性冷作模具钢
牌号
性能
9Cr6W3Mo2V2（GM
高耐磨、高强韧冷作模具钢。其硬度接近于高速钢，韧性和强度优于高 速钢和高铬工具钢。
7Cr7Mo2V2Si（LD）与Cr12型冷作模具钢和W6Mo5Cr4V2高速钢比较，具有更高的强度和 韧性，而且有较好的耐磨性。冷、热加工的工艺性优良，热处理变形 小，通用性强。
7CrSiMnMoV（CH- 属于低合金钢，是具有火焰淬硬性能的冷作模具钢。CH—1钢无大量 的过剩碳化物，锻造性能良好，塑性变形抗力与中碳合金钢40Cr及低
高碳、高铬类型莱氏体钢，无特殊要求时钻不作为必加元素。由于钼和钒的含 量比Cr12MoV高，故钢的组织和晶粒度进一步细化，提高了钢的淬透性、强度 和韧性，使钢的综合性能更好。
高碳、高铬类型莱氏体钢，具有良好的淬透性，截面尺寸在400mm以下可以 完全淬透，且具有很高的耐磨性，淬火时体积变化小。其碳含量比Cr12钢低很 多，且加入了钼、钒，因此，钢的热加工性能、冲击韧性和碳化物分布都得到 了明显改善。
好的切削加工性能和淬透性能,热处理变形小.
该钢也是一种高耐磨，抗咬合性、低变形冷作模具钢，但该钢的强韧
性水平不高。
1.2.3 高耐磨微变形冷作模具钢
牌号
Cr12
Cr12Mo1V1 （D2） Cr12MoV
Cr5Mo1V
性能
高碳、高铬类型莱氏体钢，具有较好的淬透性和良好的耐磨性。由于钢中碳质 量分数最高可达2.30%，从而钢变得硬而脆，所以冲击韧性较差，几乎不能承 受较大的冲击荷载，易脆裂，而且易形成不均匀的共晶碳化物。
冷作模具材料
冷作模具钢是应用最广的冷作模具材料。按化学成分、
工艺性能和承载能力可将冷作模具钢分类为如下表所示。
类形
钢
号
低淬透性冷作模具钢
T7A、T8A、T10A、T12A、8MnSi、Cr2、9Cr2、Cr06、W、GCr15、V、 CrW5
低变形冷作模具钢
9Mn2V、CrWMn、9SiCr、9CrWMn、9Mn2、MnCrWV、SiMnMo
• “模具是工业之母”， 模具性能好坏，寿命高低， 直接影响产品的质量和经 济效益。
模具材料的应用状况及发展趋势
（1）在冷作模具钢方面：开发了一批高性能的新钢种，如 7CrSiMnMoV(CH-1)、Cr12Mo1V1(D2)钢等。
（2）在热作模具钢方面：研制新钢种，如4CrMnSiMoV、 5Cr2NiMoVSi(5Cr2)；热锻、热挤、精锻、辊锻用的 4Cr3Mo3W4VNb（GR）等；冷热兼用的5Cr4Mo3SiMnVAl （012Al）等。这些钢具有高的热稳定性、高温强度、热 疲劳性及耐磨性。
特殊用途冷作模具钢
牌号 9Cr18 Cr18MoV Cr14Mo Cr14Mo4
性能
9Cr18淬火后具有高硬度、高耐磨性和较好的耐蚀性、耐高、低温的尺寸稳定性。可 锻、但焊接性能差。
特殊用途冷作模具钢
牌号
1Cr18Ni9Ti
性能
5Cr21Mn9Ni4W
钨系通用性高速钢，具有较高的硬性，热硬性及高温硬度，淬火不易 过热，易于磨削加工，缺点是热塑性低、韧性较差
由于碳含量高。淬火后仍有较多的过剩碳化物，所以硬度和耐磨
性高，但韧性低，且淬火变形大。
常温下轴承钢的抗拉强度比含C0.3％碳钢高得多(约一倍)，且硬 度高，冷加工时变形比较困难，因而在冷变形前要进行球化退火， 以提高塑性及降低硬度，到1000℃以上两者相差就很少了。
量具刃具用钢，此钢在T8钢的基础上提高了淬透性、韧性和耐磨 性
（3）塑料模用钢方面：开发了如预硬钢3Cr2Mo（P20）、 3Cr2NiMo(718)等，时效硬化钢25CrNi3MoAl(25CrNi3)； 耐蚀钢0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)；镜面塑料模具钢 10Ni3CuAlMoS（PMS）等。这些钢种强韧性适当，热处理 工艺较简便，变形小，易于切削加工。
低变形冷作模具钢
性能
综合力学性能比碳素工具我钢，具有较高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火时 变形较小。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了过热敏感性。碳化物 不均匀性比CrWMn钢好。 具有较高的淬透性，由于加入1.20%%26mdash;1.60%（质量分数）钨，形成碳 化物，所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶 粒，从而使钢具有较好的韧性，该钢对形成网状碳物比较敏感，而且这种碳公物 网使工具刃部有剥落的危险。