模具选材及热处理工艺
冷挤压模具选材及热处理
目录第一章装配图 ...................................................................... 错误!未定义书签。
第二章工件的服役条件 .. (2)2.1 概念 (2)2.2 冷挤压模具 ............................................................. 错误!未定义书签。
第三章材料的选取 . (4)3.1 冷挤压模具材料的选取 (4)第四章零件的加工工艺路线 (6)第五章热加工过程及分析 (7)5.1 冷挤压凹模的热处理工艺 (7)5.2 冷挤压凸模的热处理工艺 (8)第六章性能检测方法及分析 (10)6.1 力学性能检测 (10)6.2 成分、组织及微观形貌检验 (10)第七章结论与建议 (14)参考文献 (15)第一章装配图图1-1 带导柱导套实心件正挤压模装配图1—螺杆 2—弹簧垫圈 3—调节螺母 4—拉杆 5—顶杆 6—凸模 7—活动护套第二章工件的服役条件2.1 概念冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。
因此冷挤压模具应具有以下特点：(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度[1]。
模具材料三大热处理表面淬火、退火工艺、正火工艺区别
学习模具一定要了解模具材料的热处理 大家好好学习 天天向上 ！
表面淬火? 钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表பைடு நூலகம்层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。? 感应加热表面淬火感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高2.工件因不是整体加热，变形小3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好6.便于机械化和自动化7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。? 感应加热的基本原理将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。? 感应表面淬火后的性能1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 个单位（HRC）。2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。
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%。
某厂crwmn钢制凸模淬火后回火1h，使用不久便断裂，而当回火2.5h，使用中未发现断裂现象。
这说明回火不均匀，虽然表面硬度达到要求，但工作内部组织不均匀，残留应力消除不充分，模具易早期破裂失效。
回火后一般为空冷，在回火冷却过程中，材料内部可能会出现新的拉应力，应缓冷到100～120℃以后再出炉，或在高温回火后再加一次低温回火。
我国模具材料的选择及热处理工艺的发展
我国模具材料的选择及热处理工艺的发展摘要：近年来，我国模具工业的发展很快，模具水平也在不断提高。
本文介绍了当前我国模具材料的先进选择方法及热处理工艺的发展状况，并预测未来模具的发展方向。
关键词：模具；材料选择；热处理；方向0 引言模具是工业生产的基础工艺装备，被称为”工业之母”。
75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。
作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛[1]。
中国的模具工业正步入了高速发展时期，模具材料的选择及热处理工艺作为模具工业两个关键环节，在模具工业中起着越来越重要的作用。
1 模具材料选用原则模具的选材过程是一个系统工程，它的影响因素很多。
一般来说，在选材过程中，模具材料应能达到使用性能足够、工艺性能良好、经济性合理的要求[2]。
1.1 满足使用性能要求模具材料的使用性能包括耐磨性、强韧性、疲劳断裂性能、高温性能、耐冷热疲劳性能、耐蚀性等性能。
在选材过程中首先要考虑的便是材料的使用性能要求，它模具材料的选用原则中是最基本的，也是最重要的。
1.2 满足工艺性能要求模具材料的工艺性能包括可锻性、退火工艺性、切削加工性、氧化脱碳敏感性、淬硬性、淬透性、淬火变形开裂倾向以及可磨削性能等。
材料的工艺性能决定了材料在加工过程的难易程度以及热处理性质等。
对模具材料的选择具有重要的决定作用，同时也是模具材料的选用原则中是最基本的要求。
1.3 满足经济性要求在给模具选材时，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。
因此，在满足使用性能和工艺性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。
2 模具材料选用方法在以往的模具设计过程中，设计者往往根据自己的经验判断。
对模具设计者而言，要想获得最佳的选材方案，则应该对材料性能有综合的把握能力并具有丰富的选材经验。
即便如此，在实际操作中仍有可能出现偏差。
热作模具钢的热处理工艺流程
热作模具钢的热处理工艺流程
一、前处理
在进行热处理之前，首先需要对热作模具钢进行清洗和预处理。
这包括去除表面的油污、锈迹和其他杂质，以确保热处理的均匀性和模具的寿命。
二、加热
将预处理后的模具放入加热炉中，加热至所需温度。
加热过程中，需要注意控制加热速度和温度，以避免模具出现裂纹或变形。
三、保温
在加热后，将模具在炉中保温一段时间，以确保模具充分吸收热量。
保温时间的长短取决于模具的材质和厚度，以及所需的热处理效果。
四、淬火
在保温结束后，将模具迅速冷却至室温，完成淬火过程。
淬火是热处理的关键步骤，可以改变模具的硬度和耐磨性。
根据模具的材质和用途，可以选择不同的淬火方式，如油淬、水淬等。
五、回火
淬火后，将模具再次加热至一定温度，并进行回火处理。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力，提高模具的韧性和耐久性。
回火温度和时间的选择取决于模具的材质和用途。
六、冷却
回火结束后，将模具自然冷却至室温。
在冷却过程中，需要注意控制冷却速度，以避免模具出现裂纹或变形。
七、后处理
冷却后，对模具进行后处理，包括打磨、抛光等，以去除表面的氧化皮和其他杂质，提高模具的表面质量和精度。
以上是热作模具钢的热处理工艺流程。
通过合理的热处理工艺，可以提高模具的硬度和耐磨性，增强模具的韧性和耐久性，从而延长模具的使用寿命和提高生产效率。
第二节冷作模具材料及热处理规范
① 要求耐磨性和热硬性高的模具： 1020~1040℃淬火，520~540℃三次回火。
②要求韧性好、变形小的模具：960~980℃分级淬火， •270~290℃回火二次。
• Cr12钢： •只适用于制造冲击负荷小、耐磨性要求高的冲 切薄硬钢板的冲裁模。
• Cr12MoV和Cr12Mo1V1钢： •广泛用于制造大截面、形状复杂的重载模具，如切 边模、落料模、滚边模、拉丝模。
Cr12Mo1V1脆断倾向最小，模具寿命是 Cr12MoV的几倍。
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第二节冷作模具材料及热处理规范
•
抗压强度较低
• ②高温淬火及高温 •性能特点：具有高耐磨性、热硬性及较高抗压强度。
• ③中温淬火及中温回火 •性能特点：最好的韧性，较高的断裂韧度。
• Cr12 型钢淬火可采用空冷、油冷、分级淬火，
回火可采用油冷或空冷，回火次数1~3次。
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第二节冷作模具材料及热处理规范
•3、应用范围
•2)退火与正火 • 退火工艺：加热790~830℃，等温700~720℃， 保温1~2h，炉冷至550℃出炉。 • 锻造不良，出现网状碳化物或粗大晶粒时，需正火。
• 正火工艺：930~950℃保温后空冷
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第二节冷作模具材料及热处理规范
•3)淬、回火 •图2~6、2~7为CrWMn钢的力学性能与淬火温度的关系：
•正火工艺： • 加热温度 930~950℃。 • 冷却方式 小型模块，空冷；较大模块， 鼓风或喷雾；大型范
•3）淬火与回火
•淬火加热温度：830~860℃，油冷。 尺寸较大或分级淬火的模具，宜选840~860℃。 尺寸较小模具，宜选830~850℃。 箱式炉加热应比盐浴炉加热温度高。
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。
高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。
适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。
冲压模具金属材料及热处理工艺技术要点
冲压模具金属材料及热处理工艺技术要点摘要：冲压模具常用金属材料热处理工艺，需要严格控制各个环节质量，保证金属材料性能的基础上，经过热处理后经过冲压处理成为设备零部件，促进设备抗磨损与耐压性能提升，延长设备使用寿命。
但金属材料热处理过程中容易出现变形问题，变形严重时直接造成材料开裂，影响到材料质量，本文就此展开论述。
关键词：冲压模具；热处理工艺；技术控制1、冷冲压模具常用金属材料1.1碳素工具钢材料在我国碳素工具钢的产量非常大，使用也非常广泛。
这主要是因为碳素工具钢具备一些显而易见的优点：第一，可锻性好，方便锻造成所需的形状；第二、退火易软化，退火之后迅速软化，便于下一步的加工流程；第三、切削加工性好，因为碳素工具钢硬度小，非常容易进行切削处理；第四、价格便宜，这是决定碳素工具钢得以广泛使用的根本原因。
但同时，碳素工具钢也还存在许多不足之处，比如淬透性低，需额外通过水作为加工过程中的冷却剂，如此就会造成碳素工具钢发生更多的变形及断裂等问题。
因为碳素工具钢具备的这些优缺点，它适用的模具一般都具有这样的特点：尺寸较小，受力不大，形状较为简单，且对形状的变行要求不是很高，用碳素工具钢制作这样的模具，可以节省大量资源，但对于那些大受力、形状复杂、形状变形要求高的模具用碳素工具钢并不适合。
1.2高碳高铬模具钢材料与碳素工具钢相比，高碳高铬模具钢表现出了更好的淬硬性、淬透性、耐磨性，高碳高铬模具钢因为本身不容易发生变形等特性，被看作是高耐磨及微变形模具钢，高碳高铬模具钢要比高速钢在承载能力方面稍低。
高碳高铬模具钢的缺点是碳化物有比较严重的偏析问题，在实际冲压过程中必须对其反复进行改锻、镦拔，以逐步改善材料内碳化物的均匀水平，如此才会提升高碳高铬模具钢的使用性能。
1.3高速钢材料目前使用的高速钢，多是通过添加钼系元素等方式锻造出来的，高速钢因而具有非常优秀的使用性能，优势最明显的地方就是热塑性及强韧性都非常高，也因此获得非常大的发展空间，在冷作模具高精度及大批量工业化生产中，占有非常重要的地位。
模具的热处理
模具的热处理模具是工业生产中不可或缺的一种工具，它的质量直接影响到产品的质量和生产效率。
而模具的热处理是模具制造过程中不可或缺的一环，它可以提高模具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，从而延长模具的使用寿命。
本文将从模具的热处理原理、热处理工艺和热处理后的模具质量三个方面来介绍模具的热处理。
一、模具的热处理原理模具的热处理是指将模具加热到一定温度，然后在一定时间内保温，最后冷却到室温的过程。
热处理的目的是改变模具的组织结构和性能，从而达到提高模具硬度、耐磨性和耐腐蚀性的目的。
模具的热处理原理主要包括以下几个方面：1.相变原理：模具的热处理过程中，当温度达到一定值时，模具内部的晶体结构会发生相变，从而改变模具的性能。
2.固溶原理：模具的热处理过程中，将模具加热到一定温度，使其中的合金元素溶解在基体中，从而提高模具的硬度和强度。
3.析出原理：模具的热处理过程中，将模具加热到一定温度，使其中的合金元素析出在基体中，从而提高模具的硬度和耐磨性。
二、模具的热处理工艺模具的热处理工艺是指模具在热处理过程中所需要的温度、时间和冷却方式等参数。
不同的模具材料和要求需要不同的热处理工艺。
一般来说，模具的热处理工艺包括以下几个步骤：1.预热：将模具加热到一定温度，使其中的水分和氧化物等杂质挥发掉，从而减少模具表面的氧化和脱碳。
2.加热：将模具加热到一定温度，使其中的合金元素溶解在基体中或析出在基体中，从而提高模具的硬度和强度。
3.保温：将模具保持在一定温度下，使其中的合金元素充分溶解或析出，从而达到最佳的热处理效果。
4.冷却：将模具冷却到室温，使其中的合金元素固定在基体中，从而保持模具的硬度和耐磨性。
三、热处理后的模具质量模具的热处理后，其质量主要表现在以下几个方面：1.硬度：模具的硬度是指模具表面的抗压能力，硬度越高，模具的耐磨性和耐腐蚀性就越好。
2.耐磨性：模具的耐磨性是指模具表面的抗磨损能力，耐磨性越好，模具的使用寿命就越长。
模具热处理工艺
模具热处理工艺模具热处理是指将模具制造过程中的金属材料经过一定的加热、保温、冷却等工艺处理，以改善其组织性能和机械性能，以达到更高的使用寿命和更好的加工效果的目的。
模具热处理工艺是模具制造中非常重要的一个环节，对模具的质量、寿命和稳定性等方面均有着直接的影响。
本文将详细介绍模具热处理工艺。
模具热处理工艺主要分为常规热处理和表面处理两类。
1、常规热处理常规热处理是指对模具材料进行正火、淬火、回火等热处理工艺，使模具材料获得更优良的机械性能和耐磨性能，提高模具的使用寿命和稳定性。
常规热处理的工艺往往需要经过加热、保温、冷却等几个步骤，每一步的工序都需要严格控制温度、时间、冷却速度等参数，以达到理想的热处理效果。
2、表面处理表面处理是指对模具表面进行特殊处理，以提高其表面性能，如耐磨性、防腐性、硬度等等。
表面处理工艺有电镀、镀膜、喷涂、氮化等多种形式，每一种形式都有各自的工艺流程和特点，可以根据实际需要进行选择。
常规热处理主要包括正火、淬火和回火三个步骤。
1、正火正火主要是对模具材料进行加热，使其达到一定的温度，然后进行保温，使其结晶粗化、晶粒均匀化，以获得更高的硬度和强度。
正火的温度、时间、冷却速度等因素对热处理效果有着决定性的影响，需要进行严格的控制。
2、淬火淬火是将正火后的模具材料快速冷却，以使其组织结构发生相变，从而获得更高的硬度和强度。
淬火的冷却速度很快，一般采用水、油、盐水等淬火介质，以达到理想的淬火效果。
淬火后的模具材料仍然存在一定的脆性，需要进行回火处理。
3、回火回火主要是对淬火后的模具材料进行加热，温度一般在200-600度之间，然后进行保温，使其组织结构重新变得稳定，降低其硬度和强度，提高其韧性和抗冲击性，以减少其脆性，从而达到更好的使用效果。
表面处理工艺主要包括电镀、镀膜、喷涂、氮化等多种形式。
1、电镀电镀主要是通过电解沉积的方法，在模具表面形成一层金属膜，以提高模具表面的硬度、耐磨性和防腐性能。
1.2709模具钢热处理工艺
1.2709模具钢热处理工艺
要确定1.2709模具钢的热处理工艺，需要考虑以下几个方面：
1.2709模具钢是一种冷作模具钢，常用于制造塑料模具和冲压模具。
其热处理工艺通常包括以下步骤：
1. 前处理：将钢材进行预热处理，以消除内部应力，并提高材料的可加工性。
通常在1100-1200°C加热1-2小时，然后冷却到大约800°C。
2. 固溶处理（淬火）：将材料加热到1050-1100°C，并保持一段时间，使其彻底固溶。
然后迅速冷却到室温，以形成马氏体组织。
3. 时效处理：在淬火后，将材料加热到适当的温度（通常在500-600°C），并保持一段时间。
这样可以使固溶状态下的奥氏体转变为更加稳定的组织，改善材料的硬度和强度。
需要注意的是，具体的热处理工艺参数可能会因材料供应商、模具设计要求等因素而有所不同。
因此，在进行热处理之前，最好咨询钢材供应商或专业的热处理工程师，以获得准确的热处理工艺建议。
压铸模具热处理工艺流程
压铸模具热处理工艺流程
《压铸模具热处理工艺流程》
压铸模具是用于铝合金、镁合金等金属材料的压铸加工的重要工具，其品质和寿命对产品质量和生产效率有着重要影响。
为了提高压铸模具的硬度、耐磨性和使用寿命，热处理是必不可少的工艺环节。
压铸模具的热处理工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 预热处理
在进行正式的热处理之前，需要对压铸模具进行预热处理。
预热处理的目的是消除模具内部的应力，使其在后续的热处理过程中不会产生变形或开裂。
预热温度一般为200-300摄氏度，
时间为2-4小时。
2. 淬火处理
淬火处理是提高模具硬度和耐磨性的关键步骤。
在淬火处理过程中，将经过预热处理的模具加热到适当温度，然后迅速冷却，以使金属组织得到改造和晶体结构紧密。
通常采用水淬、油淬或空气淬等方式。
3. 回火处理
淬火后的模具硬度非常高，为了保证其具有合适的韧性和强度，需要进行回火处理。
回火处理的温度一般控制在150-300摄氏
度之间，时间根据模具材料和要求而定，主要目的是使模具具有合适的硬度和韧性。
4. 表面处理
为了进一步提高模具的耐磨性和使用寿命，可以进行表面处理。
包括渗碳、氮化、镀层等方式，以增加模具的表面硬度和耐磨性。
以上就是压铸模具热处理工艺流程的简要介绍。
通过科学规范地进行热处理，可以有效提高压铸模具的性能和使用寿命，保证产品质量和生产效率。
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理●热作模具主要用于高温条件下的金属成形，使加热的金属或金属获得所需要的形状。
●按用途可分为热锻模、热镦模、热挤压模、压铸模和高速成形模具等。
●通常在反复受热和冷却的条件下工作，变形加.上的时间越长，受热就越严重。
模具面温升常达300—700°C之间，要求有较高的热强性、热疲劳性和韧性，常选用中碳(wc=0.3%一0.6%)合金钢来制作。
第一节热作模具材料的主要性能要求●工作特点:热作模具是在机械载荷和温度均发生循环变化情况下工作的。
●热作模具材料分类:按照工作温度和失效形式不同，可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢(350一370°C)、中耐热韧性钢(550—600°C)、高耐热钢(600—650°C)等。
有特殊要求的热作模具也可以采用奥氏体型耐热钢、高温合金或硬质合金，甚至是难熔合金来制造。
热作模具材料的使用性能要求●评价热作模具钢的性能指标:室温和高温使用条件下的硬度!强度!韧度等。
●热作模具材料使用时一般有七个方面的性能要求。
(1)硬度热作模具钢的硬度为40—52HRC。
通常模具钢的硬度取决于马氏体中的碳含量、钢的奥氏体化温度和保温时间。
应该指出的是:钢的最佳淬火温度要通过该钢的“淬火温度一晶粒度一硬度”关系曲线来选择。
马氏体中的二次硬化则与钢的合金化程度有关系，随着回火温度的升高，马氏体中的碳含量虽然降低，但如果特殊碳化物呈弥散析出并促使残余奥氏体转变成马氏体，则模具钢的高温硬度将会提高。
(2)强度强度是模具整个截面或某个部位在服役时抵抗静载断裂的抗力。
在压缩条件下工作的模具，可测试其抗压强度。
用拉伸试验测定一定温度下的抗拉强度σb,和屈服点σs,一般模具不允许发生永久的塑性变形，所以要求具有高的屈服强度。
而当模具钢的塑性较差时，一般不用抗拉强度而用抗弯强度σbb作为力学指标，抗弯试验产生的应力状态与许多模具工作表面所处的应力状态极其相似，能精确地反映构料的成分和组织对性能的影响。
模具热处理工艺
模具热处理工艺模具是在生产中起到关键作用的零件，其性能与使用寿命直接关系到产品的质量与成本。
为了提高模具的使用寿命，热处理技术被广泛应用于模具加工中，其中以模具热处理工艺最为重要。
模具热处理工艺是指通过加热、保温、冷却等一系列工艺，改变模具的组织结构与性能，从而达到提高模具硬度、耐磨性、抗拉强度、韧性等目的的过程。
模具的热处理工艺可以分为淬火、回火、退火、正火、软化退火等多种方式，下面将具体介绍这些工艺及其应用。
淬火淬火是指将模具加热至临界温度，然后迅速浸泡于冷却介质中使其急冷而形成马氏体。
淬火能大大提高模具的硬度、强度和耐磨性，但同时也会降低其韧性。
因此，淬火适用于对模具表面耐磨性要求高、工作条件恶劣的情况，如机械加工、冲压、冷镦等。
回火回火是指将已淬火的模具在一定温度下加热并保温，使得马氏体经过部分转变而变得更加均匀和细小，从而提高模具的韧性和延展性。
回火过程中，模具的硬度会有所降低，但整体性能得到提高。
因此，回火适用于对模具整体性能要求高、工作条件较为复杂的情况，如注塑、挤出、热成型等。
退火退火是指将模具加热至一定温度后进行保温，再以适当速度冷却至室温，使得模具组织结构变得更稳定而得到软化的效果。
退火主要作用是消除模具加工过程中的残余应力，改善模具组织结构，减少模具开裂、变形等缺陷，提高其加工性能。
因此，退火适用于对模具整体性能要求不高、需要进行后续加工的情况，如锻造、铸造、焊接等。
正火正火是指将模具加热至一定温度后进行保温一段时间，使得模具组织结构得到均匀化、改善和稳定化，从而提高模具的硬度、强度和韧性。
正火适用于对模具整体性能要求高、需要承受强烈冲击或挤压的情况，如钢板压制、锻造等。
软化退火软化退火是指将模具加热至一定温度后保温，使其组织结构得以稳定化，同时也使其硬度、强度、韧性等性能下降。
软化退火一般用来去除模具中的残余应力，处理模具变形问题等，并能为后续的加工、表面处理提供便利。
总的来说，模具热处理工艺是模具加工中不可或缺的一部分，通过合理的热处理工艺，能够使模具的性能得到提高，从而延长模具的使用寿命。
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。
注塑模具材料的选用与热处理【超强解读】
模具材料的性能对模具寿命有决定性的影响，根据模具的结构和使用情况，合理选用制模材料是模具工程师的重要任务之一。
模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺，是保证模具质量和使用寿命的重要环节，实际使用证明，在模具失效中由于热处理不当引起的占很大比例。
模具用途广泛，工作条件差别大，制造模具的材料范围很广。
目前，冲压模、塑料模、压铸模、粉末冶金模的材料以钢为主，有些模具还可采用低熔点合金和非金属材料等。
模具材料的性能要求及选用原则模具用钢主要性能要求如下：1，硬度和耐磨性（最重要的模具失效形式，决定模具寿命）2，可加工性能（模具零件形状复杂，要求热处理变形小）3，强度和韧性（足够的强度承受高压，冲击载荷等要求高韧性）4，淬透性、抛光性、耐腐蚀性（塑料及添加剂的腐蚀作用）。
模具用钢按用途可分为三大类：1，冷作模具钢：制作金属在冷态下变形的模具，包括：冷冲模、冷挤压模、冷镦模、粉末压制模。
要求高硬度、高耐磨性及足够强度和韧性。
2，热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包括：热锻模、压铸模。
要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳抗力和导热性3，塑料模具钢：制造各种塑料模具。
塑料品种多，要求差别大，其模具材料范围广。
主要要求工艺性能高（热处理变形小、抛光性好、耐腐蚀）选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当考虑经济性。
模具常用热处理工艺模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。
模具材料热处理：在钢厂内完成，保证钢材质量，如基本力学性能，金相组织要符合国家标准或行业标准。
特点是大型工业炉中大批量生产。
模具零件热处理：在模具制造厂完成，或专业热处理厂完成。
特点是小批量或单件生产，工艺复杂多样，设备精良。
热处理工艺方法，分预备热处理和最终热处理。
常用方法有：正火、退火、淬火、调质、渗碳及氮化等，见表。
冷作模具钢及其热处理冷作模具主要用于金属或非金属材料的冲裁、拉伸、弯曲等工序。
常用模具钢热处理工艺推荐
常用模具钢热处理工艺推荐一、热作钢1.2344热处理工艺：常用热作模具钢有：EX1、EX2、1.2343、1.2344、1.2367。
下面我们重点讲解1.2344热处理工艺。
1）1.2344材料经模具机加工后淬火前安排去应力处理：特别是对于大件内模料必须经过此工序。
每分钟升温3.5℃。
如右图2）1.2344钢真空高压气体淬火工艺：如下图所示表1：淬火温度：牌号 T Aust1 ℃T Aust2 ℃ EX1 1000 1010-1015 EX2 1000 1010-1015 1.2343 990 1010 1.2344 1010 1030 1.236710101030(TA 表示炉膛温度，TC 表示工件心部温度；TS 表示工件表面16mm 深处测得的温度) 2.1）预热：按照模具复杂程度和厚度情况，可选择进行2～3次预热，预热保温时间以模具心部到温或接近炉膛温度为准。
第1阶段预热：升温速度选择3.5℃/分；升温至Ta=650℃进行保温，当Ta-Tc ≤30℃时，可进入下一阶段；第2阶段预热：升温速度选择2.5℃/分；升温至Ta=850℃进行保温，当Ta-Tc ≤10℃时，可进入下一阶段； 2.2）加热阶段：升温速度可选择10-15℃/分； 升温至Ta= T Aust1进行保温，当Ta-Tc=10℃时，开始计算保温时间；T Aust1温度下保温时间的80%后，升温至T Aust2，保温剩余的20%时间。
(温度T Aust1，T Aust2见上表，为了避免发生晶粒粗大的危险，热处理温度最大不能超过上表中的T Aust2)。
保温时间国内一般采用工件有效厚度每2mm 保温1分钟计算。
但由于装炉量及炉子状况不预热1预热2同，因此，在加热阶段和冷却阶段采用K 型热电偶插入工件心部和表面下16MM 深处，直接检测工件真实温度，并据此来确定保温时间是较为客观可靠的。
2.3)淬火冷却阶段：淬火冷却气体N 2压力选择，可根据模具厚度和复杂程度选择，一般应≥9bar(即TS 的冷却速度最好应该≥50℃/分，Tc 应该≥28℃/分)，冷却到TS=500℃时，可以适当的降低压力。
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：洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，能够直截了当读出硬度值，不损伤工件外表，可测量的硬度范围较宽。
但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果不离度大，再现性较差。
洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。
它是用测量凹陷深度来表示硬度值。
洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。
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布氏硬度计
适用范围: ＜650HBW; ＜450HBS;
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(2)洛氏硬度 定义：每0.002mm相当
洛氏硬度测试示意图
度 计
洛 氏 硬
于洛氏1度。
洛氏硬度常用标尺有：
h1h0
B、C、A三种
①HRB 轻金属，未淬
火钢
②HRC 较硬，淬硬钢
制品
③HRA 硬、薄试件
10HRC≈HBS
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（一）使用性能要求
1. 硬度和热硬性
☆ 成形模具应具有足够高的硬度，才能确保使用寿命。
冷作模具一般要求硬度在60HRC以上；热作模具一般在40～
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7
52HRC范围内，塑料模具通常在45～60HRC内考虑。
☆ 硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标，是指材料抵
抗局部变形，特别是塑形变形、压痕或划痕的能力。它是强度、
1-高碳高钒高速钢;2-高碳高钒钢; 14 3-低合金模具钢及碳素工具钢
3. 强度和韧性
☆ 强度—材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力， 是衡量材料变形抗力和断裂抗力的性能指标；
如：冷作模具:变形抗力—屈服强度，断裂抗力—抗拉强度、 抗弯强度等；
热作模具:变形抗力—高温屈服强度，断裂抗力—抗拉强度、 断裂韧性等；
3. 模具的失效：模具损坏到不可修复，且不能生产出合格
产品的状态；模具的失效按照发生时间的早晚可分为正常失效
和早期失效。
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4
三、 常见的失效形式
塑性断裂
1.断裂失效 脆性断裂
疲劳断裂
过量弹性变形 2.过量变形失效 过量塑性变形（局部塌陷、局部镦粗、型腔胀大）
蠕变(金属在高温环境下，即使所受的力小于屈服点，也
☆ 韧性—在冲击载荷下抵抗产生裂纹的特性，反映了材料的
脆断抗力，常用冲击韧性（αK）表示。
☆ 材料的强度和韧性主要取决于材料的成分、冶金质量、热
处理工艺，碳化物的性质、数量、形态、分布对其也有显著的影
响。
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圆形截面的拉伸试样
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4. 疲劳抗力--反映材料在交变载荷作用下，抵抗疲劳破 坏的性能指标。
第八章 模具材料及热处理
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1
第一节 模具材料概述
一、 模具的分类
根据模具的工作条件，可将模具分为以下三大类：
1. 冷作模具：包括冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉 深模、拉丝模、滚丝模、剪切模等。
2. 热作模具：包括热锻压模（热锻模、高速锤锻模、 精密锻造模）、热挤压模、热冲裁模、压铸模等。
3. 成形模具：包括塑料模、橡胶模、陶瓷模、玻璃 模、粉末冶金模具等。
有时要求很高的表面质量、低的表面粗糙度及高的精度，所以
对切削性能和抛光性能均有较高要求。
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19
3. 热处理工艺性能 实际上它是一种热加工工艺性能，在模具失效事故中，热 处理所造成的因素占总失效的52%左右，热处理工艺性能的好 坏对模具质量有较大影响。它要求热处理变形小、淬火温度范 围宽、过热敏感性小，脱碳敏感性低、淬火开裂倾向低等，特 别要求要有足够的淬硬性和淬透性。
热作模具常常是在急冷急热的条件下工作，必定发生不同 程度的冷热疲劳现象，出现龟裂，因此希望有高的冷热疲劳抗 力，以免早期失效。
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Titanic沉没原因
Titanic ——含硫高 的钢板，韧性很差， 特别是在低温呈脆性。 所以，冲击试样是典 型的脆性断口。近代 船用钢板的冲击试样 则具有相当好的韧性。
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图8-2所示为用不同钢种制作的标准冲孔模对冷轧硅钢片进行 冲孔的试验结果，可反映各钢种的耐磨水平；试验以Cr12MoV
钢为基准（ε =1.0）。图8-3所示是标准模具进行耐磨性试验
的结果，较好地反映了工模具钢在磨粒磨损条件下的耐磨性。
图8-3 工模具钢的磨粒磨损抗力
图8-2 五种模具钢模拟冲裁试验其耐磨编性辑ppt
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(3)维氏硬度
维氏硬度的压力一般可选 5，10，20，30，50，100， 120kg等，小于10kg的压力可 以测定显微组织硬度。
适用范围:
➢ 测量薄板类 ;
➢ HV≈HBS ;
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图8-1 硬度对三种冷作模具钢抗压屈服强度的影响 1-W6Mo5Cr4V2钢; 2-Cr12MoV钢; 3-Cr5Mo1V钢
Titanic 号钢板（左图）和编近辑代ppt船用钢板（右图）的冲击试验结果18
（二）工艺性能要求
1. 热加工工艺性能
包括锻轧、铸造、焊接等性能。根据模具的不同制造工
艺，可提出不同的加工性能要求，这些性能要求受到模具材料
的化学成分、冶金质量、组织状态等因素的影响。
2. 冷加工工艺性能
包括切削、抛光、研磨、冷挤压和冷拉等性能。模具制品
塑性、韧性、耐磨性等指标的综合反映，因此在零件图上常常
标注硬度值，作为技术要求。
☆ 热硬性是指模具在受热或高温条件下保持高硬度的能
力；如热作模具和部分冷作模具要求具有一定的热硬性。
☆ 材料的硬度和热硬性主要取决于材料的成分、热处理工
艺及表面处理工艺。
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8
(1)布氏硬度HB
适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金 属或质地轻软的轴承合金。
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2. 耐磨性—材料抵抗磨损的能力，它是衡量模具使用寿命 的重要指标。
☆ 磨损形式不同，影响耐磨性的因素也不同，主要因素是 硬度和组织。
如：冲击载荷较小时，耐磨性和硬度成正比关系； 钢的组织中，马氏体和下贝氏体耐磨性较好； 钢中碳化物的性质、数量、形态、分布对钢的耐t
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举例:
汽车模具系列
反光镜玻璃模
绝缘陶瓷模
保险杠注射模
密封圈挤出模
轮毂压铸模 编辑ppt
轮胎橡胶模
大型覆盖件模 3
二、 模具失效的概念
1. 模具的服役：模具经安装、调试后，正常生产合格产品 的过程称为模具的服役。
2. 模具的损伤：模具在使用过程中，虽然出现尺寸变化 （变形、磨损等）、微裂纹等缺陷，但没有丧失服役能力的状 态。—称为有病状态，要及时维修。
会随时间的增长发生缓慢的永久变形的现象）超限
表面磨损（粘着、磨粒、氧化、疲劳磨损等）
3. 表面损伤
表面腐蚀（冲蚀、浸蚀、熔蚀等）
4. 疲劳及热疲劳失效—疲劳裂纹 编辑ppt
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四、模具材料
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五、 模具材料的性能要求
模具的工作条件复杂，工作温度高低不一，失效形式多样， 对各类模具性能要求不同。模具的服役条件比较恶劣，一般承受 高压、冲击、振动、摩擦、弯扭、拉伸等载荷；工作温度有的很 高；精度要求很高；磨损、变形、疲劳、断裂时有发生。模具材 料的性能相对一般零件为高，一般从使用性能和工艺性能二大方 面考虑。