第一章 模具材料概论

第一章模具材料概论

1按照模具的工作条件可将模具分为三大类：冷作模具，热作模具，成型模具。

2在模具中常遇到的磨损形式有：磨料磨损，粘着磨损，氧化磨损和疲劳磨损等。

3 在磨料磨损的条件下，影响耐磨性的主要因素有：硬度和组织。

4 钢的基体组织中，铁素体耐磨性最差，马氏体耐磨性较好，下贝氏体耐磨性最好。对于淬火回火钢，一般认为在含有少量残余奥氏体的回火马氏体的基体上均匀分布着细小碳化物的组织，其耐磨性为最好。

5 对于粘着磨损的情况，影响材料耐磨性的因素也比较复杂。一般脆性材料和高熔点材料的抗粘着能力较高。减少材料的磨檫系数可以提高耐粘着磨檫性。

6 热作模具、部分成型模具或冷作模具等，由于工作温度较高，通常需要考虑模具材料的耐热性。高温材料的热稳定性常以600~700°C时的屈服强度表示，它与钢的抗回火能力有关。

7 合金化或进行表面处理是提高模具钢耐腐蚀性的主要方法。

8 模具的失效分偶然失效和工作失效两类。

9 模具的主要失效形式是断裂、过量变形、表面损伤和热作疲劳。

第二章冷作模具材料

1 目前使用的冷作模具材料有：冷作模具钢、硬质合金、陶瓷材料、铸钢等，使用最多的是冷作模具钢和硬质合金。

2 冷作模具在工作中受到拉深、弯曲、压缩、冲击、疲劳、摩檫等机械力的作用，其正常的失效形式主要是磨损、脆断、变形、咬合等。

3 对于大型模具除了要求有足够的硬度外，还要求心部有良好的强韧性配合，这就需要模具钢具有高的淬透性，淬火时采用较缓的冷却介质，就可以获得较深硬化层。对于形状复杂的小型模具，也常采用高淬透性的模具钢制造，这是为了使淬火后能获得较均匀的应力状态，以避免开裂或较大的变形。

4 回火稳定性反因了冷作模具受热软化的抗力。

5 低淬透性冷作模具钢中，使用最多的是碳素工具钢（T7A、T8A、T10A、T12A）和GC R15轴承钢。

6预先处理一般采用等温球化退火，工艺规范为：加热温度750~770°C，等温温度680～700°C。退火后的组织应为4～6级的球状珠光体，硬度小于197HBS。

7 碳素工具钢适宜制造尺寸较小/形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具，其中T10A 钢是性能较好，但淬透性差，用盐和碱水溶液冷却较好。

8 如终锻温度过高，将形成粗大网状碳化物，如终锻温度过低，结果使碳化物呈线条状出现。这两类碳化物均不能通过球化退火加以改变，而必须在球化退火之前通过正火方法进行消除，这样才能保证球化退火质量并赋予模具良好的热处理性能。

9 如果锻造质量不高，出现严重网状碳化物或粗大晶粒时，必须在球化退火之前进行一次正火，正火加热温度为930～９５０°Ｃ。

10、低变速冷作模具钢的性能虽然优于碳素工具钢，但其耐磨性、强韧性、变形要求等仍不能满足形状复杂的重载冷作模具的需要。为此，发展了高耐磨微变形冷作模具钢。

11、冲载模的正常失效形式主要是：磨损，刃口由锋利变圆钝。

12、冷挤压模具的正常失效方式主要有檫伤磨损或氧化磨损。

13、冷挤压模具的性能要求：必须具有高的强韧性，良好的耐磨性，一定的热疲劳性和足够的回火稳定性，与厚板冲载模有相似之处。

14、冷作模具钢的强韧化处理工艺主要包括：低淬低回，高淬高回，微细化处理、等温和分级淬火等。

15、根据工作条件，热作模具可分为：热锻模、热挤压模、压铸模和热冲载模等几类。

16、钢的淬火可以采用多种冷却方式，如油淬，分级淬火或等温淬火。其中最常用的是油淬。

17、热挤压模的失效形式主要是模腔过量塑性变形、分裂、热疲劳和热磨损。

18、常用的热挤压模具用钢是钨系热作模具钢和铬系热作模具钢。

19、热疲劳开裂，热磨损和热熔蚀是压铸模常见的失效形式。

20、目前常用的压铸金属材料主要有：锌合金、铝或镁合金、铜合金和钢铁等四大类。

21、常用的表面强化处理方法有：氮化，氮碳共渗，渗铬，渗铝，渗硼等。

22、为了防止熔融金属粘膜，侵蚀，提高压铸模成形部分的抗蚀性和耐磨性，压铸模常采用

表面强化处理。

23、渗碳型塑料模具用钢，国内常采用工业纯铁（如DT1和DT2）、20、20C R、12C R N I3A和12C R2N I4A

钢。

24、对于负荷较大的热固性塑料模和注射模，除了型腔表面应有高耐磨性之外，还要求模具

基体具有较高强度、硬度和韧性，以避免或减少模具在使用中产生塌陷，变形和开裂现象。

25、常用的淬硬型塑料模具钢有：碳素工具钢（如T7A、T10A）、低合金冷作模具钢（如9SiC r

9M n2r等）、C R12型钢、高速钢、基体钢和某些热作模具钢等。

26、所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度。

27、渗碳主要用于要求承受很大冲击载荷，高的硬度和好的抗脆裂性能。

名词解释

1 强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。

2 硬度是衡量材料软硬程度的性能指标，钢的硬度主要决定于其它化学成分和组织。

3、韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，反映了模具的脆断抗力,常用冲击韧度a k来判定。

4、疲劳抗力是反映材料在交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的性能指标。

5、模具失效是指模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用一般修复方法使其重新服役的现象。

6、基体钢就是具有高速钢正常淬火基体成分。成分组织：这类钢过剩炭化物少，细小均匀。性能：工艺性能好，强韧性有明显改善。用途：广泛用于高负荷、高速、耐冲击冷、热变形模具。

7、热作模具主要指热变形加工和压力变形的模具。

8、负荷强韧化处理是将模具的煅热淬火与最终热处理淬火、回火相结合的处理工艺，它是在模具毛胚停锻后用高温淬火及高温回火取代原来球化退火（预备热处理），所以又称双重淬火法。

9、时效硬化型塑料模具钢的共同特点是含碳量低，合金度较高，经高温淬火后，钢处于软化状态，组织为单一的过饱和固溶体。但是将此固溶体进行时效处理，即加热到某一较低温度并保温一段时间后，时效硬化型塑料模具用钢的固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物，从而造成钢的强化和硬化。

10、在参碳介质中加热，使钢的表面渗入的碳的热处理过程称为渗碳。

11、碳氮共渗是向工件表面同时渗入碳和氮，并以渗碳为主的化学热处理工艺。

12、氮碳共渗是向工件表面同时渗入碳和氮，并以渗氮为主的化学热处理工艺。

13、以硼砂为基的盐浴渗钒渗铌渗铬并形成碳化物的方法又称为反应浸镀法（TD法）。TD 法是在熔融的硼砂中加入预渗的元素或其合金的粉粒，然后将零件浸入其中，靠欲渗元素原子向零件表面扩散并与零件基体的碳原子形成金属的碳化物覆层性能的工艺方法。