第7章 模具常用材料及热处理
模具材料热处理工艺和技术要求
淬火的方法
（一）物理冶金法
1.火焰淬火
2.高周波淬火
3.电子束淬火 4.雷射淬火
（二）化学冶金法
1.渗碳处理
2.渗碳氮化处理
3.渗氮碳化（软氮化）处理
4.渗氮（氮化）处理
5.离子渗氮处理
6.渗硫、渗硼处理
7.金属渗透处理（如渗铝、铬、钒等）
（三）被覆法
1.硬质金属（如铬）
2.被覆熔焊
3.金属（陶瓷）熔射
由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材加以分类。按钢材的用途、化学成
分、质量的不同，可将钢分为许多类：
钢材的种类
一、 按用途分类
按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。
结构钢：1、用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。
2、用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。
主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，
且价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不
能完全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为
合金元素）而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显着的提高，故应用日益广泛。
等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后目的:提高机件强度及耐磨性。但淬火后引起内应力，使钢变脆，所以淬火后必须回火。 流程: 预热(500-550C)+(750—800C) 奥氏体化温度(1000—1050C) 保温 急冷 二．淬火时，最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面， 不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥 氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
习题册答案：模具材料与热处理(第二版)习题册-ISBN978-7-5167-2611-2
2．答： 多晶体材料一般不显示出各向异性，这是因为它包含大量的彼此位 向不同的晶粒，虽然每个晶粒有异向性，但整块金属的性能则是它们性 能的平均值，故表现为各向同性。 3．答： 位错属于晶格缺陷中的线缺陷。 在位错周围，由于错排晶格产生较严重的畸变，所以内应力较大。位错很容 易在晶体中移动，位错的存在在宏观上表现为使金属材料的塑性变形更加容易。
第四节 合金的晶体结构
一、填空题 1．金属 非金属 金属特性 2．化学成分 晶体结构 3．固溶体 金属化合物 机械混合物 4．置换 间隙 5．组元 金属特性 熔点高 硬而脆 6．机械混合物 二、判断题 1．× 2．× 3．√ 4．√ 5．√
5
三、选择题 1．B 2．C 四、名词解释 1．共晶转变：从一定化学成分的液体合金中同时结晶出两种不同成分和不 同晶体结构的固相过程称为共晶转变。 2．共析转变：在固态下由一种单相固溶体同时析出两种化学成分和晶格结 构完全不同的新固相的转变过程称为共析转变。 3．固溶强化：晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加 困难，从而提高合金的强度和硬度。这种现象称为固溶强化。 4．弥散强化：当金属化合物以细小的颗粒状形式均匀地分布在固溶体基体 上时，将导致合金材料的强度、硬度和耐磨性显著提高，但塑性和韧性会有所下 降的现象，称为弥散强化。 五、简答题 答： （1）纯金属的结晶是在恒温下进行的，只有一个结晶温度。而绝大多数合 金的结晶是在一个温度范围内进行的，一般结晶的开始温度与终止温度是不同 的，即有两个结晶温度。 （2）合金在结晶过程中，在局部范围内相的化学成分（即浓度）有差异， 但当结晶终止后，整个晶体的平均化学成分与原合金的化学成分相同。 （3）合金结晶后一般有三种情况。第一种情况是形成单相固溶体；第二种 情况是形成单相金属化合物或同时结晶出两相机械混合物；第三种情况是结晶开 始时形成单相固溶体，剩余液体又同时结晶出两相机械混合物。
常用模具材料及热处理
常用模具材料及热处理常用的模具材料有许多种，每一种材料都具有独特的特点和适用范围。
而热处理则是在模具制造过程中必不可少的一步，可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。
以下是几种常用的模具材料和热处理方法。
一、常用的模具材料：1.铝合金：铝合金具有良好的导热性能和成型性能，重量轻，价格便宜。
适用于制造小型模具或高精度的塑料模具。
2.铝青铜：铝青铜具有良好的导热性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，适用于制造高速冲压模和注塑模。
3.铜合金：铜合金具有良好的导热性能和热膨胀系数，适用于制造大型的冲压模和注塑模。
4.微晶玻璃钢：微晶玻璃钢具有高强度、耐磨性和抗腐蚀性能，适用于制造大型的冲压模和注塑模。
5.构造钢：构造钢具有高强度和耐磨性能，适用于制造大型的冲压模。
6.热作模具钢：热作模具钢具有优良的耐热性和抗热疲劳性能，适用于制造高温下工作的模具。
7.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和高温强度，适用于制造化学模具和食品模具。
二、热处理方法：1.淬火：淬火是常用的热处理方法之一，通过迅速冷却材料，使其获得高硬度和高强度。
淬火温度和冷却介质根据材料的不同而不同。
2.回火：回火是淬火后的一个步骤，通过加热材料到一定温度并保持一段时间，降低材料的硬度和脆性，提高其抗冲击性和韧性。
3.淬火回火：将材料先进行淬火然后回火的组合处理，既能获得高硬度也能提高韧性。
4.预淬火：预淬火是在热处理之前先进行一次淬火，然后再进行其他热处理工艺，可以提高热处理的效果。
5.淬火再回火：在完全淬火和回火的基础上，再进行一次淬火和回火，以进一步提高材料的性能。
6.等温淬火：将材料加热到一个特定温度并保持一段时间，然后进行快速冷却，可以使材料获得均匀细小的组织和高硬度。
7.渗碳：通过在材料表面渗入一定的碳元素，提高材料的表面硬度和耐磨性。
总结：常用的模具材料有铝合金、铝青铜、铜合金、微晶玻璃钢、构造钢、热作模具钢和不锈钢等。
热处理方法包括淬火、回火、预淬火、淬火回火、等温淬火、淬火再回火和渗碳等。
模具材料及热处理
看 ，几乎所有的金 属零 件，如锻件 、冲压件 、铸件 、粉
未冶金零件 ，以及非 金属零 件 ，如塑料 、橡胶 、玻璃 、
陶瓷等制品都是用模具成形的 。从工业产品行业上看 ，
模具是 汽车 、摩托 车 、航 空 、航天 、机 电 、电器 、仪 表 、家电、兵器 、日用品和玩具等 工业必不可少的工艺
４ Ｃｒ Ｍ Ｏ （ ｓ ０ Ｎｉ Ｖ７ Ｉ ０标 准 ） ２ Ｎｉ Ｖ （ 、 Ｃｒ ３ ３ 日本 ） 、 ５ ｌＣｒＯ 、５ ｌＮｉＣｒＭｏ Ｖ （ Ｍｎ ８ ｌＶ２ Ｍｎ ５ ５ ８ ２ ２ 日本 ）及低碳
高速钢 系列。
术落后 ，模具 制造周期长 ，质量差 ，成本高 ，模具 的寿
国，但还 不是强国 ，模具的制造水平和使用 寿命与世界 上 发达 国家相比 ，还有很大的差距 。由于人 才匮乏 ，技
２ Ｃ ｉＶ Ｓ ｉ、 ６ Ｃ Ｓ ｉ ｒ３Ｍ Ｏ２ Ｎ ｒ５Ｍ Ｏ ３ Ｗ ２ Ｖ ｉ、 Ｔ ６ ４ ｏ Ｎｉ Ｗ Ｖ、 ５ ４ ５ ｏ Ｖ、 ５ ４ ｏ Ｓ Ｍ ｎ Ａ 、 Ｃｒ Ｍ ３ ２ Ｃｒ Ｗ Ｍ ２ Ｃｒ Ｍ ３ ｉ Ｖ ｌ
能。 目前 ，我 国常用冷 作模具材料大致分为 四大 类 ：碳
素工具钢 、合金 工具钢 、高速钢 、硬质 合金 。市场 流通
以Ｃ ｌＭｏ ｒ２ Ｖ、Ｃ Ｍｎ ｒ 、ＴＩＡ等传统材料 为主，比较新 的 Ｏ
模具钢 ，￣ ＤＳ Ｉ 、ＧＤ、ＣＨ、ＬＤ、ＧＭ、Ｅ ５ ５ 、 ］ Ｒ 、６ Ｎｂ
的高温 下工作 ，要求模具材料具有较高 的强度、硬度 、 耐磨性 、抗 冷热疲劳性能 、抗氧化性能 和抗 特殊介质的
类 ，并且都有 专门模具材料 ，但也不是绝对的 ，并非专
第7章 注塑模具钢焊接技术(1)-常用焊接方法介绍
注塑模具钢的焊接技术之一常用焊接方法介绍一、常用的几种焊接方法:焊接方法根据焊接时加热和加压情况的不同，通常分熔焊、压焊和钎焊三类。
注塑模具行业，常使用的熔焊中的氩焊、激光焊、压焊中的扩散焊及钎焊等。
1.熔焊是在焊接过程中将焊件接缝处金属加热到熔化状态，一般不加压力而完成焊接的方法。
熔焊时，热源将焊件接缝处的金属和必要时添加的填充金属迅速熔化形成熔池，熔池随热源的移动而延伸，冷却后形成焊缝。
利用电能的熔焊，根据电加热的方法不同，熔焊又分为电弧焊、电渣焊、高频焊、高能束焊（包括电子束焊和激光焊）等。
熔焊的适用面很广，在各种焊接方法中用得最普遍，尤其是其中的电弧焊与激光焊。
电弧焊是焊条电弧的俗称，电弧焊又分：钨极气体保护电弧焊、手工电弧焊（手弧焊）、埋弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊（如氩弧焊）等；电弧焊利用焊条通过电弧高温融化金属部件需要连接的地方而实现的一种焊接操作。
电弧焊的基本工作原理是通过常用220V电压或者380V的工业用电。
绝大部分电弧焊是以电极与工件之间燃烧的电弧作热源。
在形成接头时，可以采用也可以不采用填充金属。
所用的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊，诸如手弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、管状焊丝电弧焊等；所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。
1.1手弧焊是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。
涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。
熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。
手弧焊设备简单、轻便，操作灵活。
可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。
手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。
1.2埋弧焊是以连续送时的焊丝作为电极和填充金属。
模具材料及热处理
模具材料及热处理模具材料及热处理1．金属组织1.1金属具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且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）。
1.2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、性能相同的组成部分。
1.3固溶体是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保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。
1.4固溶强化由于溶质原子进入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，这种现象叫固溶强化现象。
1.5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。
1.6机械混合物由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
2．金属硬度2.1硬度金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵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的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径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，叫布氏硬度，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。
2.1.1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，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，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，测量结果分离度大，再现性较差。
洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。
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。
冲压模具常用材料种类及热处理
冲压模具常用材料种类及特性如何合理选取模具钢材?（1）模具的选材在设计模具时,合理选取材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作,模具的成形零件凸、凹模材料的选取尤应慎重,通常应考虑以下几点:①生产批量当冲压件的生产批量很大时,凸、凹模材料应选取质量高、耐磨性好的模具钢,对于模具的其他工艺零件的材料要求,也要相应地提高；在少量生产中,可采用成本低耐磨性较差的材料。
②被冲压材料性能、工序性质和凸、凹模工作条件当被冲材料较硬或变形抗力较大时,其凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料；对于凸、凹模工作条件较差的冷挤模,应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合力学性能较好的模具钢,同时应具有一定的硬性和耐热、抗疲劳强度。
③加工规格一般来料都没有加工,这些材料叫坯料,但坯料加工首先要经过铣床、磨床来达到一定尺寸之后才能制造模具。
（2）模具寿命与模具材料的关系①模具凹模刃口高度的估算方法a) 规定模具寿命为2000000~3000000次时,刃口每次研磨量为ffice:smarttags" />0.2mm,每次研磨后的生产量为200000~300000次。
刃口直身高度为2.5~3mm。
b) 若要模具寿命为5000000次,则刃口高度应取4~5mm。
②模具寿命与模具材料的关系凸模凹模通常采用的材料为XW-10、XW-5、XW-41、XW-42、SKD11（Cr12MoV）、ASP23。
以上四种主要钢材特性见表注: 1.以上各种参数均以XW-41为标准的比较值。
2.当冲件材料为SECC、SPCC、SPTE、T3时，通常选凸凹模材料为XW-41。
3.当冲件材料为不锈钢时，通常选凸凹模材料为ASP23。
金属材料现场快速鉴别的方法有哪几种？(1) 火花鉴别火花鉴别是将钢铁材料轻轻压在砂轮上打磨,观察所迸射出的火花形状和颜色,以判断钢铁成分范围的方法、材料不同,其火花也不同。
①20钢流线多、带红色,火束长,芒线稍粗。
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。
冲压模常用材料与热处理
冲压模常用材料与热处理冲压模是冲压工艺中常用的工具，它的材料选择和热处理对于模具的性能和寿命有着重要影响。
本文将从常用材料和热处理两个方面来探讨冲压模的相关知识。
一、常用材料1. 高速钢（HSS）高速钢是一种具有优异耐磨性和高硬度的钢材，常用于制作冲头和工作部位较小的冲压模。
其主要成分为碳（C）、钼（Mo）、钴（Co）等，能够在高温下保持较高的硬度和韧性。
2. 高碳合金工具钢高碳合金工具钢具有较高的强度和硬度，适用于制作大型冲压模和工作部位较大的冲头。
该材料的主要成分为碳（C）、铬（Cr）、钼（Mo）等，能够在高温和高应力下保持稳定的性能。
3. 铸铁铸铁是一种经济实用的冲压模材料，具有良好的耐磨性和切削性能。
常用的铸铁有灰铁、球墨铸铁等，其选择取决于模具的具体使用条件和要求。
4. 高硬度合金钢高硬度合金钢具有极高的硬度和抗磨性，适用于制作对摩擦和磨损要求较高的冲头。
该材料的主要成分为碳（C）、钼（Mo）、钨（W）等，能够在高应力和高温下保持较高的硬度和强度。
二、热处理热处理是冲压模制造过程中不可或缺的一步，通过调整模具材料的组织和性能，提高模具的硬度、强度和耐磨性，延长模具的使用寿命。
常用的热处理方法包括淬火、回火和表面处理等。
1. 淬火淬火是指将模具加热到临界温度，然后迅速冷却至室温，以使模具材料的组织发生相变，获得高硬度和高强度。
淬火后的模具具有较高的耐磨性和切削性能，适用于冲压模的工作部位。
2. 回火回火是指将淬火后的模具加热至一定温度，保持一定时间后冷却，以降低模具的硬度，提高其韧性和抗冲击性。
回火后的模具具有较好的韧性和强度，能够抵抗冲击和振动的作用。
3. 表面处理表面处理是通过改变模具表面的化学成分和物理性质，提高模具的耐磨性和抗疲劳性。
常用的表面处理方法包括氮化、渗碳、镀铬等，能够形成一层硬度较高的保护层，延长模具的使用寿命。
总结：冲压模的材料选择和热处理对于模具的性能和寿命具有重要影响。
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。
模具的热处理
模具的热处理
模具热处理是模具制造中不可或缺的一环。
模具热处理主要是针对金属材料进行的一种加热和冷却处理，通过改变材料的组织结构和性能，从而达到提高模具耐磨性、延长使用寿命等目的。
模具热处理主要分为四个步骤：加热、保温、冷却和回火。
其中加热和冷却是最关键的两个步骤，也是决定加工效果的关键因素。
在加热过程中，要根据模具的材料、形状和尺寸来确定加热温度和时间。
通常情况下，加热温度会比材料的转变温度高出一定的范围，以确保材料充分加热并达到理想的组织结构。
同时，加热时间也要足够长，以确保整个模具达到相同的温度，从而避免热应力的产生。
保温阶段是为了让模具内部的温度充分均匀化和稳定化。
保温时间取决于模具的厚度和体积，通常情况下，保温时间为每毫米厚度需要1分钟。
在冷却阶段，要根据模具的材料和要求来选择冷却方式。
通常情况下，冷却方式有水淬、油淬、空气冷却等。
需要注意的是，冷却速度过快会使材料出现变形、裂纹等问题，因此冷却速度也需要适当控制。
回火是为了缓解模具在热处理过程中所产生的残余应力，使模具更加稳定和坚固。
回火温度和时间也需要根据材料的类型和要求来确
定。
在模具热处理过程中，需要严格控制各个环节的参数和工艺，以确保模具的质量和性能。
同时，还需要对热处理过程中产生的气体、污染物等进行处理，以保证环境的安全和健康。
模具热处理是模具制造中不可或缺的一环，通过合理的加热和冷却方式，可以改变模具的组织结构和性能，从而达到提高模具耐磨性、延长使用寿命等目的。
在实际操作中，需要严格控制各个环节的参数和工艺，以确保模具的质量和性能。
塑封模具材料和热处理
随着 市 场 经 济 的 发 展 ， 有“ 业 之 母 ” 称 具 工 之
市场 上 占有 了更 多 的份 额 。 先进 的模 具 结 构 、 良 优 的 制造 工 艺 ，专 业 的模 具选 材 是 半 导 体 行 业 塑 封
的模 具工 业 得 到 了 充 分 的 发 展 和 壮 大 ，而 半 导体
产业 的迅猛发展给 了众 多 电子模具制造商充分 的
机 会 ，作 为 拥 有 三 十 多年 电 子模 具 制 造 经 验 的 国 内半 导 体 行 业 ，在 融 入 世 界顶 级 半 导 体 设 备 制 造 商 的成 功 经 验 后 ， 是取 得 了突 飞猛 进 的 发 展 、 更 在
■
电 子 工 业 专 用 设 备
新技术应用
塑 封模具材 料 和 热处理
汪宗华 （ 安徽 铜 陵三佳 山 田科技 有 限公 司技术 开 发部 ， 徽 铜 陵 ２ ４ ０ ） 安 ４ ０ ０
摘 要 ： 绍 了半 导 体 专 用模 具 选材 性 能 、 术特 点 、 介 技 发展 方 向及 经 深冷 处 理 的 优 点 ， 叙 述 了 并
Ｈｅ ｔ ｒ ａ ｍ ｅ ｏ ａ ｅ ｉ ｌ ａ －ｔ ｅ ｔ ｎｔｆ ｒ Ｍ ｔ ｒ ａ
Ｗ Ａ ｕ ｏ ｇｉｇＳ￣ｉＹａ ｄ ｅｈ Ｃ ． Ｌｄ ； ｈ ｉ ｏ ｇｎ ４ ００ Ｃ ｉａ Ｔｅ Ｒ ｐ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎ ｌ ａ ａ ｍａａＴ ｃ ． ｏ， ｔ．Ａｎ ｕ Ｔ ｎ ｌ ｇ ２ ４ ０ ， ｈｎ ） ｍｅ Ａ Ｔ ｎ ｉ
热加工模具的材料选择及热处理
杆类件 ， 扁薄 的工 件 ， 冷却快 或打击次数 多热加工温度低 的工件收缩 率为 ０ ． ８ ～ １ ． ２ ％；带大头 的长杆锻件 ，头部 和杆部 的冷缩 塑料件一般 取 （ ０ ． ３ ～ Ｏ ． ５ ） ％。铝 合金 为 （ Ｏ ． ８ ～１ ． ０） ％， 镁 合金为 Ｏ ． ８ ％，钛合金 为 （ ０ ． ５ — ０ ． ７ ） ％，铜合金 为 （ １ ． ０ ～１ ． ３ ）％。
热加工模具的材料选择及热处理
刘 嵩
燕 山大学机械工程 学院 河北
秦皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４
【 摘 要 】随着社会的进步 ，科学的发展 ，模具受到越来越广泛的应用 ， 其适应性也越来越 强，模具 已成为国家制造工艺水平的标志和独立 的基础 工业体 系。热加工模 具是工业产品生产过程 中不可缺 少的基本 工艺方法之一 ，主要 用于制造 业和加 工业。本论 文从理论 与实践的角度对 热加工模具
有 限公 司。
响。因此 ， 大力推广模具生产中的新材料 、新工艺和新技术 ，对合理选 择模具材料 ，改进热处理工艺和表面处理工艺起到举 足轻重的作用 。 １ ． ３ 常用金属的线膨胀 系数及收缩率 线膨胀系数是指温度 升高一摄 氏度时单位材料 的尺寸变化。收缩率
新。
更高的要求 。模具材料性能 的好坏和使用寿命 的长短 ，将直接影 响加工
产品的质量和生产的经济效益 。由于影响模具使用寿命的极其重要 的因 素包括模具材料的种类 、 热处理工艺 、表面处理技术 ，所以世界各 国都
在不断的研究和开发新型模具材料 ，改进模具 的热处理工艺 ，选用适 当 的表面处理技术 ，合理的设计模具结构加强对模具 的维护等措施 ，来稳
模具材料及热处理
（1）ABS： 性能: 不透明,无臭,无味,可缓慢燃烧; 良好的冲击强度,弯曲强度; 耐磨性好; 吸湿性~0。3%,成型前需干燥。
（2）聚丙烯 PP： 优点：1.刚硬有韧性。抗弯强度高,抗疲劳、抗应力开裂。 2.在高温下仍保持其力学性能。
缺点： 1.在0℃以下易变脆。2.耐候性差。
40Cr钢的调质处理 Cr能增加钢的淬透性，40Cr钢的淬透性 较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小
45钢是中碳钢，淬透性低 ，采用冷却速度大的10%盐水溶液 ，
作规则运动
调质硬度
备注
钢材品种
718H
HRC30-32°
具体的材料硬度视实际使用状况定
718HH
HRC32-36°
具体的材料硬度视实际使用状况定
应用情况：各种齿轮、轴承、保持架，汽车、农机、水暖零件等
（5）聚碳酸酯(PC)： 优点：1.化学性能好,透明度高 2.耐热性好,脆化温度低(-130℃)能抵制日光、雨淋的影响 3.抗冲击强度高,抗蠕变性能好 缺点：
1.长期浸在沸水中易水解 2.有应力开裂现象。3. 疲劳强度差 应用情况：仪器仪表罩壳、汽车、电子工业中的零件，日常用品方面。
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
1 、模架厂完成毛坯料粗加工，留放材料加工后调质变形余 量8MM。 2、调质后开粗加工预留去应力余量2-3mm（加工中必须保 证各部位加工余量一致），同时去应力处理。 3、模架加工包括外形加工、导柱孔加工、螺丝孔加工。 以上工序在模架厂完成，最终保证材料到公司经加工后变形 在合理范围内≤0.05MM。
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。
挤压工模具材料的选择及热处理
挤压工模具材料的选择及热处理引言挤压工模具是用于金属挤压加工的工具，在挤压工中起着关键的作用。
正确选择和热处理挤压工模具材料对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
本文将介绍挤压工模具材料的选择和热处理方法。
挤压工模具材料的选择挤压工模具材料的选择取决于多种因素，包括挤压材料、挤压工艺以及模具的使用寿命要求等。
常用的挤压工模具材料包括高速钢、铁素体不锈钢、工具钢和硬质合金等。
高速钢具有优异的耐磨性、硬度和热稳定性，适用于一些要求高温工作的挤压工模具。
它能够抵抗高速挤压中产生的高温和热应力，延长模具的使用寿命。
铁素体不锈钢铁素体不锈钢具有良好的抗腐蚀性和抗磨损性能，适用于挤压不锈钢和其他具有较强腐蚀性的材料。
它能够保持模具表面的光洁度和平滑性，提高产品的表面质量。
工具钢工具钢具有较高的硬度和耐磨性，适用于对模具表面硬度要求较高的挤压工艺。
它能够有效抵抗挤压中产生的磨损和冲击，延长模具的使用寿命。
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，适用于对模具表面硬度要求极高的挤压工艺。
它能够承受高速挤压中产生的高温和高压，延长模具的使用寿命。
挤压工模具材料的热处理挤压工模具材料经过适当的热处理能够提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性，从而提高模具的使用寿命和工作效率。
常用的热处理方法包括淬火、回火和表面处理。
淬火淬火是通过急冷将模具材料从高温状态迅速冷却，使其获得高硬度。
淬火过程中应注意控制冷却速度，以免产生应力过大导致裂纹和变形。
回火回火是通过加热和冷却将淬火后的模具材料恢复到适当的硬度范围，以提高其韧性和抗冲击性。
回火温度和时间应根据具体材料的性质和使用要求进行合理选择。
表面处理表面处理是通过改变模具表面的化学成分和结构来增强其耐磨性和腐蚀性能。
常见的表面处理方法包括氮化、镀铬和涂层等。
结论正确选择和热处理挤压工模具材料对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
高速钢、铁素体不锈钢、工具钢和硬质合金都是常用的挤压工模具材料，根据具体需要进行选择。
模具技术要求
模具技术要求一．模具材料及热处理要求1.拉延、成形类模具●外板件拉延序凸模、凹模及压边圈使用GGG70L铸铁，淬火硬度HRC50-55；内板件凸模、凹摸及压边圈使用MoCr铸铁,淬火硬度HRC50-55。
特殊情况下须渗氮或TD处理（模具图纸会签时确认）。
●变形剧烈及高强度钢板（抗拉强度≥350MPa）的制件应采用整体镶Cr12MoV；淬火硬度要达到HRC58—62。
●基体采用HT300。
采用键槽与螺栓链接。
●GGG70L铸件厂：天津虹岗或长城精工或经甲方认可的同等铸造品质铸造厂。
2.冲裁类模具●普通板料零件料厚小于或等于1.2mm的刃口镶块可采用空冷钢（7CrSiMnMoV 或ICD-5）,淬火硬度HRC55-60；料厚大于1.2mm的采用Cr12MoV材料，淬火硬度为HRC58～62。
料厚大于等于1.4mm的镶块采用波浪刃口。
●高强度板的制件采用Cr12MoV材料，淬火硬度为HRC58～62。
●所有凹模镶块、废料刀均采用背托，凹模采用镶块结构，凸模可采用整体结构。
●模具基体采用HT300。
3.翻边、整形类模具●中大型模具凹模镶块原则上应采用侧面固定式以便于调整；小型模具可采用整体式结构，料厚大于1.4mm的凹模采用镶块式。
●零件料厚小于或等于1.2mm，材料可选用MoCr/7CrSiMnMoV；零件料厚大于1.2mm 的采用Cr12MoV或与之相当的材料（应取得甲方工艺认可，具体以会签为准）。
●普通板料的制件凸模可采用合金铸铁，表面淬火硬度不低于HRC50；高强度板的制件采用Cr12MoV材料，淬火硬度为HRC58-62；如采用分体或镶块式基座（底板）可采用HT300的材料。
●对于部分易拉毛部位，必要时需进行TD处理。
4.压料（退料）顶出器可采用铸造结构，但应根据其强度要求，决定用铸铁或球铁或铸钢材料（工艺会签时，甲方根据具体结构决定）。
5.其它部件材质及热处理按国家标准执行。
二．模具结构及技术要求1.模具结构1.1模具结构采用单动式，原则上按甲方认可的乙方提供的结构式样（模具需满足自动化线要求）。
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7.1.1 模具零件选材要求
一、模具材料选择的基本要求
1.综合性能优良 2.工艺性能良好
二、模具材料选择时应考虑的因素
（1）模具的工作条件；（2）模具的失效； （3）模具所加工的产品；（4）模具的结构； （5）模具的制造工艺；（6）工厂现有的设备及技术水平。
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7.1.2
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六、热喷涂
热喷涂是将固体喷涂材料加热到熔化或软化状态， 通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理 的模具表面而形成具有各种不同性能的涂层。
七、表面淬火
表面淬火是对钢件表面快速加热，在心部接受传热 升温之前就又快速冷却，从而只对表面实现淬火的工艺。 常用表面淬火方法有高频加热表面淬火、火焰加热 表面淬火和接触电阻加热表面淬火、激光表面淬火等。
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五、气相沉积
气相沉积是利用气相中发形成具有特殊性能的 金属或化合物涂层的一种新技术，它包括化学气相沉积 （CVD）和物理气相沉积（PVD）。 CVD可以在材料上沉积TiC、TiN、Ti(C、N)薄膜。只 适于用硬质合金、高速钢、高碳高铬钢、不锈钢和耐热 钢等材料制造的模具，而且沉积处理后要进行淬火回火。 PVD处理时，工件的加热温度一般都在600℃以下。 目前主要有三种PVD方法，即真空蒸镀、真空溅射和离子 镀，其中以离子镀在模具制造中的应用较广。
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八、离子注入
离子注入是将模具放在离子注入机的真空靶室中，在 高电压的作用下，将含有注入元素的气体或固体物质的蒸 气离子化，加速后的离子与工件表面碰撞并最终注入工件 表面而形成固溶体或化合物表层。
九、其他技术
除了以上表面强化手段外，用于模具表面的强化手段 还有喷丸表面强化、电火花表面强化及各种表面镀覆和熔 覆等等。这些处理都可不同程度地强化模具材料的表面， 提高模具的使用寿命。
第 7章
模具常用材料及热处理
本章教学目的及要求
（1）掌握冲压与塑料模具材料的种类及选择方法。 （2）了解模具材料的热处理要求和表面处理方法。
7.1 7.2 7.3
模具零件选材要求及常用材 料的选择 模具材料的热处理 模具材料的表面处理
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7.1
模具零件选材要求及常用材料的选择
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二、塑料模材料
工作条件：加热加压条件下完成的。 对材料要求：模具材料的硬度、耐磨性、耐蚀性以 及强度、韧性和疲劳强度等都有较高的要求。具有良好 的加工工艺性能、镜面抛光研磨性能、图案刻蚀性能、 热处理变形和尺寸稳定性以及其他加工工艺性能等。 常用材料：通常使用的渗碳钢、调质钢、碳素工具 钢、合金工具钢、不锈钢。
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本章结束
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常用模具材料的选择
一、冲压模材料
碳素钢、低合金工具钢、冷作模具钢、硬质合金、陶 瓷材料、铸铁、低熔点合金、高分子材料等，但使用最多 的是冷作模具钢和硬质合金。 冲压模材料选择的基本原则： （1）形状简单、冲压件尺寸不大，常选用碳素工具钢； （2）形状复杂、冲压件尺寸较大，常选用合金工具钢或 高速工具钢； （3）冲压件精度或模具寿命要求较高，常选用硬质合金 或钢结硬质合金； （4）汽车覆盖件冲模这样的大型模具常选用合金铸铁。
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7.2
模具材料的热处理
一、冲压模热处理
模具一般要求具有较高的硬度和耐磨性、足够的强 度、适当的韧性。为此，常对冷作模具钢进行强韧化处 理。
二、塑料模热处理
经过热处理应获得适中的硬度和足够的韧性。
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7.3
模具材料的表面处理
模具的主要工作部位是刃口和凸模、型孔、型腔的表 面，这些部位往往要求高硬度、高耐磨性、抗咬合性和耐 蚀性等。所以需要对模具进行表面处理，使表面获得特殊 的性能，或者是进一步提高其所固有的性能。
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三、渗硼及其复合渗
渗硼是将钢件置于含硼介质中，使硼向钢件表层渗 入以提高其含硼量的表面处理方法。渗硼主要适用于受 冲击较小、主要以磨粒磨损失效的模具，如冲裁模、拉 深模、冷挤压模和热挤压模等。 为了进一步提高模具寿命，也可采用硼氮复合渗工 艺，增加渗层厚度，减低渗硼层的脆性，强化过渡层， 从而避免渗硼层的剥落。
耐磨性等而同时保留芯部的良好韧性。通过表面渗碳处理 可显著提高模具的使用寿命。
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二、渗氮和氮碳共渗
向钢件表层渗入氮以提高表层氮浓度的表面处理过 程称为渗氮。渗氮的目的是提高材料的表面硬度、耐磨 性、疲劳强度及抗咬合性，提高模具的抗大气、过热蒸 汽的腐蚀能力以及抗回火软化能力等。 氮碳共渗又称软氮化，是向钢件表面同时渗入氮和 碳，并以渗氮为主的表面处理工艺。主要应用于热态下 工作的压铸模、塑料模、热挤压模以及锤锻模等，并能 显著提高其使用寿命。
表面强化处理，是提高模具使用寿命的重要途径。 用于模具的表面处理主要有三种： 第一种是改变模具表面化学成分的方法； 第二种是各种涂层的被覆法； 第三种是不改变表面化学成分的方法。
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模具材料常用的表面处理方法
一、渗碳
在渗碳介质中加热，使钢的表层渗入碳的表面处理过 程称为渗碳。目的是提高材料的表面硬度、接触疲劳强度、
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四、TD法
利用以硼砂为基的盐浴向钢件中渗钒、铌、铬等， 并形成碳化物的表面处理方法称为反应浸镀法，即TD法。 可用于要求高耐磨的各种冷作模具和热作模具。 渗钒后的模具寿命比渗氮处理的要高几倍甚至几十 倍。渗铌后模具的寿命比常规处理的要提高几倍至几十 倍。渗铬后的制模具具有优良的耐磨性、抗高温氧化和 耐磨损性能，适用于碳钢、合金钢和镍基或钴基合金工 件，可使模具寿命大幅度提高。