模具材料与热处理课件58.ppt
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第四部分 热作模具材料及热处理ppt课件
19
2．工艺性能 5CrMnMo钢的临界点；Ac1为710ºC;Ac3为
760ºC;Ms为220ºC。 (1)锻造：5CrMnMo钢锻造工艺参数和5CrNiMo钢 相同，注意须防止模具开裂：
(2)退火：等温退火加热温度为850—870ºC，等温 温度为680ºC 。退火后店硬度为197—24lHBS。 (3)淬火；在加热温度为840ºC一860ºC时油淬，冷 却至150—180ºC出油并立即四火。为减少变形及 开裂．淬火时最好延时冷却，即先空冷到暗红色 大约740一780ºC左右灭人油淬火。 (4)回火：回火工艺如友4—2所示。
对于铝型材的挤压模具采用h13钢制造的空芯模平均寿命是12t副平面模寿命在15t副以上比原用3cr2w8v钢延长35倍用于机锻模的h11和h13钢代替5crnimo及3cr2w8v钢模具寿命提高23倍用作辊锻模具最高寿命己达5万件比原用3cr2w8v钢高出3倍在轴承行业中代替3cr2w8v制造碾压辊寿命提高2一3精选36二铬钼系热作模具钢这类钢中碳含量较低是在国外钢号3cr3mo3cov的基础上发展而来
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bb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。
5
(3)冲击韧度和断裂韧度
冲击韧度是衡量模具材料在冲击 载荷作用下抵抗破断的能力。材料的 冲击韧度(ak)越高，热疲劳强度也会越 高。所以，应采用合理的锻造及热处 理方法和工艺参．防止碳化物偏析和 品粒粗大，减少淬火应力，提高钢的 韧性。
7
（5）回火稳定性
回火稳定性是指随回火温度的升高， 材料的强度和硬度下降的快慢程度，也称 为抗回大软化能力。通常以钢的“回火温 度—硬度”变化曲线表示。它与热稳定件 共同表征模具在高温下的变形抗力。
2．工艺性能 5CrMnMo钢的临界点；Ac1为710ºC;Ac3为
760ºC;Ms为220ºC。 (1)锻造：5CrMnMo钢锻造工艺参数和5CrNiMo钢 相同，注意须防止模具开裂：
(2)退火：等温退火加热温度为850—870ºC，等温 温度为680ºC 。退火后店硬度为197—24lHBS。 (3)淬火；在加热温度为840ºC一860ºC时油淬，冷 却至150—180ºC出油并立即四火。为减少变形及 开裂．淬火时最好延时冷却，即先空冷到暗红色 大约740一780ºC左右灭人油淬火。 (4)回火：回火工艺如友4—2所示。
对于铝型材的挤压模具采用h13钢制造的空芯模平均寿命是12t副平面模寿命在15t副以上比原用3cr2w8v钢延长35倍用于机锻模的h11和h13钢代替5crnimo及3cr2w8v钢模具寿命提高23倍用作辊锻模具最高寿命己达5万件比原用3cr2w8v钢高出3倍在轴承行业中代替3cr2w8v制造碾压辊寿命提高2一3精选36二铬钼系热作模具钢这类钢中碳含量较低是在国外钢号3cr3mo3cov的基础上发展而来
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bb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。
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(3)冲击韧度和断裂韧度
冲击韧度是衡量模具材料在冲击 载荷作用下抵抗破断的能力。材料的 冲击韧度(ak)越高，热疲劳强度也会越 高。所以，应采用合理的锻造及热处 理方法和工艺参．防止碳化物偏析和 品粒粗大，减少淬火应力，提高钢的 韧性。
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（5）回火稳定性
回火稳定性是指随回火温度的升高， 材料的强度和硬度下降的快慢程度，也称 为抗回大软化能力。通常以钢的“回火温 度—硬度”变化曲线表示。它与热稳定件 共同表征模具在高温下的变形抗力。
项目十二塑料模具材料 模具材料与热处理课件
➢ 预硬化塑料模具钢特性和热处理
1、特性 预硬化型钢就是供应时已预先进行了热处理 （淬火、回火），并使之达到模具使用态硬度，该类钢 含碳量一般在0.3%~0.5%之间，含有一定量的Cr、Ni、 Mo、V等元素。这类钢的特点是在硬度30~40HRC的状 态下可以直接进行成形车削、铣削、钻孔、雕刻、精锉 等项加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了 热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。
SM1CrNi3钢
SM1CrNi3钢在淬火和低温回火或高温回火后都有良好的 综合力学性能，钢的低温韧度好，缺口敏感度小。切削 加工性能好。此外钢的碳含量比12CrNi3A钢低，退火 后硬度低，抗冷塑性变形能力低，有利于采用冷挤压成 形制造模具。
SM1CrNi3钢的热处理：
预先热处理：退火工艺：加热670℃~680℃，炉冷，退火
相关知识
❖ 塑料模具钢的分类
塑料模具钢按钢材的特性和使用时的热处理状态进行 分类可分成：碳素塑料模具钢（也称为非合金塑料 模具钢）、预硬化型塑料模具钢、渗碳型塑料模具 钢、时效硬化型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢、 淬硬型塑料模具钢。塑料模具钢的类别和牌号如表 12-2所示。
❖ 塑料模具钢的成分、性能和热处理
0Cr4NiMoV(LJ)钢
LJ钢冷成形性与工业纯铁相近，该钢冷挤压成型后进行 渗碳、淬火、回火，是模具表面获得高硬度和高耐磨 性，而心部具有较好塑性和韧性用于制作高精度、高 镜面、型腔复杂的塑料模具。
LJ钢主要用来替代10、20钢及工业纯铁等冷挤压成形 的精密塑料模。由于渗碳淬硬层较深，基体硬度高， 不会出现型腔表面塌陷和内壁咬伤现象，使用效果 良好。
相关知识塑料模具选材的原则塑料模具选材应根据模具生产和使用条件的要求结合模具的性能要求和其他因素来选用合乎要求的模具材料即要遵循在保证满足使用性能和工艺性能的前提下选用价格低廉的材料同时考虑被加工材料生产批量塑件的复杂性尺寸精度和表面粗糙度等因素的原则进行对模具材料的选用
常用模具材料及热处理课件
常用模具材料及热处理课件
CONTENCT
录
• 模具材料概述 • 常用模具材料
• 模具材料与热处理实例分析 • 模具材料与热处理发展趋势
01
模具材料概述
模具材料的分 类
金属材料
如钢铁、铜合金、铝合金等，具有较高的强度和耐 磨性。
非金属材料
如塑料、橡胶、陶瓷等，具有较好的耐腐蚀性和绝 缘性。
复合材料
详细描述
回火的主要目的是消除淬火过程中产生的内应力，提高金属材料的韧性和塑性。 通过回火处理，金属内部的原子或分子的排列会变得更加稳定和有序，从而提高 金属的韧性和塑性。
表面热处理
总结词
表面热处理是一种只对金属表面进行加热的热处理工艺，通 过改变金属表面的组织结构和性质，提高其耐磨性、耐腐蚀 性和抗疲劳性能。
详细描述
表面热处理的方法包括表面淬火、化学热处理等。通过表面 热处理，可以在不改变金属内部组织结构的情况下，显著提 高其表面的硬度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。
04
模具材料与热处理实例分析
塑料模具材料及热处理
80%
塑料模具材料
通常选用3C1、3C2、3C3、3C4、 3C5等优质碳素结构钢，以及 CrWMn、9Mn2V、5CrW2Si、 GCr15等合金工具钢。
环保与节能要求
绿色制造技术
绿色制造技术以环保为核心，旨 在减少模具制造过程中的环境污 染，如废气、废水的排放和固体 废弃物的处理等。
节能技术
节能技术以降低能耗为核心，旨 在提高模具制造过程中的能源利 用效率，如采用新型的加热技术 和设备等。
THANK YOU
感谢聆听
性。
硬质合金的优点是硬度高、耐磨 性好，缺点是韧性较差，容易发
CONTENCT
录
• 模具材料概述 • 常用模具材料
• 模具材料与热处理实例分析 • 模具材料与热处理发展趋势
01
模具材料概述
模具材料的分 类
金属材料
如钢铁、铜合金、铝合金等，具有较高的强度和耐 磨性。
非金属材料
如塑料、橡胶、陶瓷等，具有较好的耐腐蚀性和绝 缘性。
复合材料
详细描述
回火的主要目的是消除淬火过程中产生的内应力，提高金属材料的韧性和塑性。 通过回火处理，金属内部的原子或分子的排列会变得更加稳定和有序，从而提高 金属的韧性和塑性。
表面热处理
总结词
表面热处理是一种只对金属表面进行加热的热处理工艺，通 过改变金属表面的组织结构和性质，提高其耐磨性、耐腐蚀 性和抗疲劳性能。
详细描述
表面热处理的方法包括表面淬火、化学热处理等。通过表面 热处理，可以在不改变金属内部组织结构的情况下，显著提 高其表面的硬度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。
04
模具材料与热处理实例分析
塑料模具材料及热处理
80%
塑料模具材料
通常选用3C1、3C2、3C3、3C4、 3C5等优质碳素结构钢，以及 CrWMn、9Mn2V、5CrW2Si、 GCr15等合金工具钢。
环保与节能要求
绿色制造技术
绿色制造技术以环保为核心，旨 在减少模具制造过程中的环境污 染，如废气、废水的排放和固体 废弃物的处理等。
节能技术
节能技术以降低能耗为核心，旨 在提高模具制造过程中的能源利 用效率，如采用新型的加热技术 和设备等。
THANK YOU
感谢聆听
性。
硬质合金的优点是硬度高、耐磨 性好，缺点是韧性较差，容易发
《模具材料及热处理》幻灯片PPT
1:冷 作 模 具 鋼介紹
1.1﹑冷作模具鋼的性能特點: A.高的硬度、強度和耐磨性; B.足夠的韌性; C.熱處理變形小; D. 良好抗回火穩定性,熱處理變形小
1.2﹑化學成分特點: A.高碳1.0%以上; B.参加較多的鉻、錳、鎢、鉬、釩等
1.3﹑常用冷作模具鋼:
A.冷作模具用碳鋼:T8、T10A、T12A;
9CrWMn簡介
A.為低質合金工具鋼, B.回火溫度650~7000C,保溫時間2~3H. C.易變寸(500MM以上嚴重),開裂(結構复雜,孔槽 密集等),導致加工精度無法掌控, 外形任何一邊 不得大於500MM厚度不得大於25MM. D.硬度嚴格管控在HRC50~53以內,超過極易裂開 E.使用范圍: P04A,D04A,S02A上(用于D04A時不 可結構复雜及孔槽密集),不可用S01A,D05A上.
＜M0n.6
1.3~1.6
3.5C~r5.0 4.5M 0~o5.50 2.5V~3.5
1.8~2.1 0.15~0.25
0.05~0.18 0.15~1.0 1.0~2.0
0.1~0.4
0.33~0.43 ＜1.2
＜1.0 12.6~14.6
0.1~0.5
1.0~1.1
≦0.40 0.8~1.10 0.2~0.6
較
大的模板(采用一般的鋼板會產生較
大的變形)
SKH-9(JIS)相當於中國W6Cr4Mo5V2 A.合金工具鋼. B.含有鎢元素,使其具有熱硬性,同時提高 了鋼的回火(熱處理的一種,常為減少或 消除內應力)穩定性. C.釩與碳形成碳化物硬度高達HRC83. D.硬度較高,熱處理後硬度可達到HRC65. 但脆性大,塑性差,不易進行切削加工. E.適用與作直徑小於3.0的沖子材料.
热锻模模具材料与热处理PPT课件
0.80～1.20
6Cr3VSi 0.55～0.65 0.50～0.80 ≤0.40 0.030 0.030 2.60～3.20
0.15～0.30
Cr12MoV 1.45～1.70 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.030 11.00～12.50 0.40～0.60 0.15～0.30
20Cr 0.18～0.24 0.17～0.37 0.50～0.80 0.035 0.035 0.70～1.00
发动机进排气阀电镦、压延模，主顶出器，冲头及座。
精压模块、搓板。
座板、厂内标准件。
第20页/共31页
三、热锻模的热处理
热锻模的加工工序
第21页/共31页
1.退火 退火的目的----消除锻造时产生的内应力，细化晶粒
和均匀组织。防止淬火变形和开裂；降低硬度，提高切削 性能。
加热温度 （Ac1+30~50）
8Cr3
6Cr3VSi 5Cr2NiMoVSi 4Cr5MoVSi 4Cr5MoSiV1
3Cr2W8V Cr12MoV T7-T10
应用范围
大部分锻件预成形辊锻模、镦粗模、压挤模、终预锻模和垫板支持器的模座
原为前轴、曲轴大型查具预终锻模、夹持器和垫板。现由5Cr2NiMoVSi和 5CrNiMo代替。
热切边凸凹模，冲孔凹模、联合模 平锻模镶块和底座，平锻冲头和冲孔冲头。 剪切刀片和剪刀片座
前轴、曲轴、左/右转向节等锻件的剪切模
前轴、曲轴、左/右转向节等锻件的预终锻模
连杆、半轴齿轮及十字轴预终锻模，变速箱齿轮模也曾选用。
少量十字轴和齿轮预终锻模。
（美国牌号H11）
原选用作凸轮轴、滑动叉、空压机曲轴等叉杆类锻件的预终锻模， 现可推广作用，代替5CrNiMo。 （美国牌号H13）
冷作模具材料及其热处理PPT(53张)
课题六 冷作模具材料与热处理
（2）修整：利用修整模沿冲裁件 外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉 剪裂带及毛刺，以提高精度，降低 表面粗糙度。与切削加工相似，与 冲裁不同。
外缘修整（外形），
内缘修整（内孔）。
（3）切断：用剪刃或冲模将板沿 不封闭轮廓分离的工序。 剪刃安装 在剪床上，将板料切成具有一定宽 度的条料；冲模安装在冲床上，制 取简单的平板零件。
分类：手工锻和机器锻
设备： 空气锤，蒸汽-空气锤， 液压机等 1. 特点：
工具简单，设备通用性好，适应性强 （1kg~300t)，是生产大型锻件的唯一生产方法；
生产率低，锻件精度差，且只能锻形状简单 的锻件，适于单件小批生产。
课题六 冷作模具材料与热处理
2. 自由锻工序 基本工序 （镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、 错移）；
常见的塑性成形方法： 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课题六 冷作模具材料与热处理
大多数金属和合金均有一定的塑性，可进行各 种塑性加工。
塑性加工特点:
1.切削量小，可实现无屑加工； 2.产品力学性能好，尺寸精度高； 3.自动化程度高，生产率高; 4.材料利用率高，产品范围广泛.
塑性成形广泛应用于机械制造、汽拖、容器、 造船、建筑、包装、航空航天工业部门。
课题六 冷作模具材料与热处理
课题六 冷作模具材料与热处理
辅助工序（压钳口、压痕）； 精整工序（整形、校正等）。
课题六 冷作模具材料与热处理
2. 自由锻基本工序
（1）镦粗（饼类锻件） 坯料高度减小而横截面积增大。 有：平砧镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
课题六 冷作模具材料与热处理
（2）拔长（轴杆锻件） —— 坯料横截面积减小而长度增加。
热作模具钢的选材及热处理工艺PPT优秀课件
根据不同的合金元素含量，热作模具钢可以分 为锻压模具用热作模具钢、钨钼系热作模具钢等。
2
表1 常用热作模具钢的钢号和化学成分
钢号
化学成分/%
C
Si
Mn Cr
Mo V
锤锻模具用钢 5CrMnMo 5CrNiMo 4CrMnSiMoV 5Cr2NiMoVSi
0.5/0.6 0.5/0.6 0.35/0.45 0.46/0.53
0.33/0.43 0.32/0.45 0.32/0.42
0.8/1.2 0.8/1.2 0.8/1.2
0.2/0.5 0.2/0.5 ≤0.4
4.75/5.5 4.75/5.5 4.5/5.5
1.1/1.6 1.1/1.75 -
0.3/0.6 0.8/1.2 0.6/1.0
其它
Ni1.4/1.8 Ni0.8/1.2
W1.6/2.4
钨钼热作模具钢 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 5Cr4W5Mo2V
0.3~0.4 0.32~0.42 0.4~0.5
≤0.4 0.6~0.9 ≤0.4
≤0.4 ≤0.65 ≤0.4
2.2~2.7 2.8~3.3 3.4~4.4
2.5~3.0 1.5~2.1
0.2~0.5 0.8~1.2 0.7~1.1
（1）加工性 热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中
的锻压加工性能两种。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。 （2）淬透性和淬硬性
热作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型 模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对 于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧 性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。 （3）热处理变形性
2
表1 常用热作模具钢的钢号和化学成分
钢号
化学成分/%
C
Si
Mn Cr
Mo V
锤锻模具用钢 5CrMnMo 5CrNiMo 4CrMnSiMoV 5Cr2NiMoVSi
0.5/0.6 0.5/0.6 0.35/0.45 0.46/0.53
0.33/0.43 0.32/0.45 0.32/0.42
0.8/1.2 0.8/1.2 0.8/1.2
0.2/0.5 0.2/0.5 ≤0.4
4.75/5.5 4.75/5.5 4.5/5.5
1.1/1.6 1.1/1.75 -
0.3/0.6 0.8/1.2 0.6/1.0
其它
Ni1.4/1.8 Ni0.8/1.2
W1.6/2.4
钨钼热作模具钢 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 5Cr4W5Mo2V
0.3~0.4 0.32~0.42 0.4~0.5
≤0.4 0.6~0.9 ≤0.4
≤0.4 ≤0.65 ≤0.4
2.2~2.7 2.8~3.3 3.4~4.4
2.5~3.0 1.5~2.1
0.2~0.5 0.8~1.2 0.7~1.1
（1）加工性 热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中
的锻压加工性能两种。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。 （2）淬透性和淬硬性
热作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型 模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对 于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧 性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。 （3）热处理变形性
项目十一热作模具材料 模具材料与热处理课件
3Cr3Mo3W2V(HM)钢 该钢是参照国外有关钢种结合 我国资源条件研制的新型热作模具钢。此钢由于成分 的特点，使钢具有优良的强韧性，在保持高强度和高 的热稳定性的同时，还表现出良好的耐热疲劳性。
试验结果和使用实践表明，这种钢的耐回火性、抗磨损性 能均优于3Cr2W8V钢，热疲劳抗力比3Cr2W8V钢高得 多。
由于3Cr2W8V钢在淬火加热中脱碳和变形倾向较小， 目前钢厂生产量仍然较大，热处理设备及工艺比较稳 定，耐热性较高，该钢广泛应用于压力机锻模、热挤 压模、压铸模等方面。对于3Cr2W8V钢，提高使用 寿命的关键是采用热处理新工艺提高其强韧性。目前 采用高温淬火工艺、控制淬硬层淬火工艺、贝氏体等 温淬火工艺等，这些工艺方法的实施，使用 3Cr2W8V钢制造的模具的使用寿命延长好几倍。
高合金热作模具钢的最终热处理仍然是淬火+中（高）温 回火，其淬火工艺参数和回火工艺参数都根据模具的工 作条件、结构形状、失效形式对性能的要求来确定。
➢ 几种新型的热作模具钢简介
4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢 该钢是在钨钼系热作模具 钢中，加入少量铌而获得高回火抗力和高的热强性。 其耐热疲劳抗力、热稳定性、耐磨性及高温强度明 显高于3Cr2W8V钢。
当中合金热作模具钢用来制作压铸模时进行正常的淬火+ 中温回火。
➢ 高合金热作模具钢及热处理
高合金热作模具钢的含碳量不高，但合金元素含量高。这 类刚有高的耐热性，及高的高温强度和高温硬度，可以 在600~700℃高温下工作，同时具有高的耐磨性，淬透 性好，有强烈的二次硬化效果，好的回火抗力，较高的 热疲劳性和断裂韧性。高合金热作模具钢的塑性韧性、 和抗冷疲劳性低于中合金热作模具钢。这类钢主要有： 5Cr4Mo3SiMnVAl钢、5Cr4W5Mo2V钢、3Cr2W8V钢、 3Cr3Mo3W2V钢、等。
试验结果和使用实践表明，这种钢的耐回火性、抗磨损性 能均优于3Cr2W8V钢，热疲劳抗力比3Cr2W8V钢高得 多。
由于3Cr2W8V钢在淬火加热中脱碳和变形倾向较小， 目前钢厂生产量仍然较大，热处理设备及工艺比较稳 定，耐热性较高，该钢广泛应用于压力机锻模、热挤 压模、压铸模等方面。对于3Cr2W8V钢，提高使用 寿命的关键是采用热处理新工艺提高其强韧性。目前 采用高温淬火工艺、控制淬硬层淬火工艺、贝氏体等 温淬火工艺等，这些工艺方法的实施，使用 3Cr2W8V钢制造的模具的使用寿命延长好几倍。
高合金热作模具钢的最终热处理仍然是淬火+中（高）温 回火，其淬火工艺参数和回火工艺参数都根据模具的工 作条件、结构形状、失效形式对性能的要求来确定。
➢ 几种新型的热作模具钢简介
4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢 该钢是在钨钼系热作模具 钢中，加入少量铌而获得高回火抗力和高的热强性。 其耐热疲劳抗力、热稳定性、耐磨性及高温强度明 显高于3Cr2W8V钢。
当中合金热作模具钢用来制作压铸模时进行正常的淬火+ 中温回火。
➢ 高合金热作模具钢及热处理
高合金热作模具钢的含碳量不高，但合金元素含量高。这 类刚有高的耐热性，及高的高温强度和高温硬度，可以 在600~700℃高温下工作，同时具有高的耐磨性，淬透 性好，有强烈的二次硬化效果，好的回火抗力，较高的 热疲劳性和断裂韧性。高合金热作模具钢的塑性韧性、 和抗冷疲劳性低于中合金热作模具钢。这类钢主要有： 5Cr4Mo3SiMnVAl钢、5Cr4W5Mo2V钢、3Cr2W8V钢、 3Cr3Mo3W2V钢、等。