模具材料及热处理
工程材料基础-模具材料及热处理实例分析案例-5
案例1 Tl0钢冲裁凹模的热处理组合凹模如图1-1所示，模具材料为Tl0钢，硬度为60～64 HRC，要求了解材料的性能并掌握热处理规范。
图1-1 Tl0钢组合凹模T10钢为过共析低淬透性冷作模具钢，含碳量在0.95%～1.15%之间，价格便宜，原材料来源方便，加工性能良好，淬火温度低，热处理后具有较高的表面硬度和较好的耐磨性。
由于碳素工具钢淬透性低、淬火温度范围窄、淬火变形大，因此不宜制作大中型和复杂的模具零件，只适宜制造尺寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。
T10钢热处理性能较好，在780℃～800℃加热，仍保持细晶粒组织，而且淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，有利于耐磨，所以应用较广，适宜制造耐磨性要求较高的模具，如冷冲模、拉丝模、切边模等。
碳素工具钢的淬透性依工件大小差异很大。
实践证明：截面尺寸小于4～5 mm时油冷可淬透；5～15 mm时必须水冷才能淬透，超过20～25 mm时水冷也不能淬透。
碳素工具钢淬火后存在较大内应力，韧性低，强度也不高，必须再经过低温回火，使钢中的残余内应力消除，力学性能得到改善，模具才能得以应用。
该模具是组合凹模，其中15mm处为配合尺寸，要求变形小。
因孔型多，尺寸较大，采用Tl0钢淬火变形开裂可能性较大，要保证T10钢淬火变形小，常采用碱浴分级淬火。
而该模具厚度为32 mm，超过了Tl0钢碱淬的临界尺寸，不能淬透；若采用水淬油冷，销钉孔处又易开裂，现采用预冷后三液淬火，其工艺曲如图1-2所示。
图1-2 T10钢组合凹模的淬火工艺曲线采取的热处理工艺措施有：(1)延迟淬火。
T10钢模具淬火过程中，热应力起主要作用。
延迟淬火是减少热应力的措施之一，其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到740℃左右然后进行淬。
740℃左右时，模具呈樱红色，表面挂白盐。
(2)由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非工作部位硬度要求不太高，可采用仅使刃口局部淬硬的方法，以减小模具淬火后的比容变化；有利于防止淬火变形。
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
模具材料与热处理考点及题库
第一章模具材料与热处理概述1 ．马氏体的硬度主要决定于其：碳含量。
2 ．钢的淬透性主要决定于其：合金元素含量。
3 ．表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标是：强度。
4 ．钢的硬度主要决定于其化学成分和组织。
在奥氏体、渗碳体、铁素体、珠光体等组织中硬度最大的是：渗碳体。
随着含碳量的增加，钢的硬度、强度和耐磨性提高，塑性、韧性变差。
5 ．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。
6 ．可提高冷作模具钢的抗疲劳性能的因素是: 晶粒细小。
7 ．反映冷作模具材料的断裂抗力常用指标是：抗拉强度。
(P8)8 ．反映模具的脆断抗力常用的指标是：韧性。
(P8)9．【模具失效】是指模具模具丧失正常的使用功能，其生产出的产品已成为废品，模具不能通过一般修复方法（如刃磨、抛磨等）使其重新服役的现象。
10 ．在模具中常遇到的磨损形式有：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损和氧化磨损。
1 1 ．钢的硬度和红硬性取决于钢的化学成分和热处理工艺。
【红硬性】1 2. 模具的主要失效形式有：断裂失效、过量变形失效、表面损伤失效和冷热疲劳失效。
冷热疲劳主要出现于热作模具，在冷作模具上不出现。
其它三种形式在冷、热作模具上均可能出现。
1 3 ．模具材料热处理工艺性主要包括：淬透性；回火稳定性；脱碳倾向；过热敏感性；淬火变形与开裂倾向等。
14 ．模具材料的淬火和回火是保证模具工作零件性能的中心环节。
1 5 ．高碳高合金钢锻造时，锤击操作应掌握“二轻一重”和两均匀的操作要领，以减少内应力。
1 6 ．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钢马氏体的基体上均匀分布细小碳化物的组织，其耐磨性为最好。
1 7 ．对于锻后出现明显沿晶链状碳化物的模坯，须正火予以消除后然后再进行球化退火。
18 ．热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀是压铸模常见的失效形式。
19 ．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。
模具技术要求【范本模板】
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。
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。
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。
模具材料及热处理新工艺新技术
模具材料及热处理新工艺新技术模具材料及热处理是现代制造业中非常重要的关键技术。
随着制造业的不断发展和进步，对模具材料和加工工艺的要求也越来越高。
新的工艺和技术在模具材料的选用和热处理工艺上有着重要的应用和意义。
下面将介绍一些模具材料及热处理新工艺新技术的应用和发展。
首先，关于模具材料的选用，传统的模具材料主要包括工具钢、冷作模具钢、高速钢等。
这些材料具有一定的硬度和耐磨性，但在一些特殊环境下存在一些问题。
例如，高速钢在高温条件下容易软化，而工具钢和冷作模具钢在高温应力作用下容易发生开裂。
因此，为了解决这些问题，一些新型模具材料开始被广泛应用。
新型模具材料主要包括硬质合金、陶瓷材料和复合材料等。
硬质合金具有高硬度、高强度和优异的耐磨性，广泛用于冲压模和挤压模等高磨损模具。
陶瓷模具材料具有优异的高温性能和化学稳定性，广泛用于注塑模、压铸模和玻璃模等高温环境下的模具。
复合材料具有优异的机械性能、耐磨性和抗腐蚀性能，广泛应用于塑料模具、铸造模具和压力机模具等。
其次，关于模具材料热处理工艺的发展，传统的热处理工艺主要包括淬火、回火和正火等。
然而，随着模具工艺的不断发展，传统的热处理工艺已经无法满足对模具材料性能的要求。
因此，一些新的热处理工艺开始被广泛应用。
新的热处理工艺主要包括表面改性技术和热处理参数优化技术等。
表面改性技术包括氮化、渗碳、氧化和涂层等。
这些技术能够在材料表面形成一层硬度高、耐磨性好和抗腐蚀性强的保护层，提高模具的使用寿命和工作性能。
热处理参数优化技术通过对热处理工艺参数的优化调整，可以使模具材料在保持高硬度的同时，具有更好的韧性和抗裂性能等。
总之，模具材料及热处理新工艺新技术在现代制造业中有着非常重要的应用和发展。
通过选用新型模具材料和优化热处理工艺参数，可以提高模具的使用寿命和工作性能，从而降低生产成本，提高生产效率。
随着制造业的不断发展和进步，模具材料及热处理新工艺新技术将会得到进一步的完善和应用。
冷作模具材料及热处理规范
②要求韧性好 、变形小的模具： 960~980℃分级淬火 ，
270~290℃回火二次。
第三十六页 ，共七十九页。
3 、应用范围 Cr4W2MoV钢主要用于制造各种冲模 、 冷镦模 、 落料模 、
冷挤凹模及搓丝板 ， 可替代Cr 12 型钢 。
三 、其他高耐磨微变形冷作模具钢 中合金冷作模具钢Cr6WV： 具有较好的耐磨性和韧性的配合 ，
据此 ， 碳素工具钢制模具的淬火温度选择原则是： 对于小型模具 ， 可采用较低淬火温度（ 760~ 780℃) 。 对于较大型模具 ， 适当提高淬火温度（ 800~850℃) 。 对于形状复杂的模具 ， 应采用较低淬火温度。
■淬火冷却方式的选择 水溶液 、油冷
冷却方式 水溶液—油 、水溶液—硝盐
分级淬火 、等温淬火
图2~ 11
图2~ 12
由图分析可知： 9Mn2V钢的淬火温度范围较宽 ，在840℃以下淬火 ， 力 学性能基本不变 ， 840℃以上淬火 ， 综合力学性能将会下降 。 因此合适的
淬火温度为780~840℃ , 根据模具的性能要求在此范围可适当调整。
淬火一般采用油冷 ， 形状复杂的模具可用100℃热油冷却或硝盐浴 分级淬火。
淬火变形小 易形成网状碳化物 ， 锻造不良 ， 韧性差
第十五页 ，共七十九页。
2 、热加工工艺
1）锻造
加热： 1100~ 1150℃ ,
始锻： 1050 ~1100℃
终锻： 800~850℃ , 锻后空冷至650℃后缓冷
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 。
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3 、料模 冷挤压模 搓丝板 成型模
模具材料及热处理
智能化热处理技术的应用
智能控制
采用先进的智能控制技术，实现对热处理过程的精确控制和管理， 提高热处理的稳定性和可靠性。
数字化热处理
通过数字化技术将热处理过程进行模拟和优化，实现数字化热处 理，提高生产效率和产品质量。
物联网技术
通过物联网技术将热处理设备进行联网，实现设备的远程监控和 管理，提高生产效率和设备利用率。
高碳高铬钢
具有高硬度、高耐磨性和良好 的热处理性能，适用于制造承 受高负荷的模具。
不锈钢
具有良好的耐腐蚀性和耐磨性 ，适用于制造要求高精度、高 寿命的食品、医药和精密模具 。
模具材料的性能要求
硬度
模具材料的硬度要达到规定的标准，以保证其耐 磨性和使用寿命。
耐腐蚀性
对于一些在特定环境下工作的模具，应具备良好 的耐腐蚀性。
环保型热处理技术的推广
节能减排
01
通过采用先进的热处理技术和设备，降低热处理过程中的能源
消耗和污染物排放，实现节能减排。
绿色热处理
02
采用环保型的热处理技术和设备，减少对环境的污染和破坏，
实现绿色可持续发展。
循环经济
03
通过回收和再利用热处理过程中产生的废弃物和副产品，实现
资源的循环利用，降低对环境的影响。
稳定的化学成分
模具材料应具有稳定的化 学成分，以避免在热处理 过程中发生氧化、腐蚀等 反应，影响材料性能。
良好的可加工性
模具材料应具有良好的可 加工性，以便于进行切削、 磨削等加工操作，降低加 工成本。
模具材料与热处理的协同作用
材料与工艺的匹配
选择合适的模具材料和热处理工 艺，使两者相互匹配，可以充分 发挥各自的优势，提高模具的综
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。
定模板的材料及热处理
定模板的材料及热处理示例1:定模板的材料及热处理引言：定模板是用于制造其他产品的模具，它在工业生产中起着至关重要的作用。
在定模板的制作过程中，材料选择和热处理是两个关键因素。
本文将探讨定模板的材料选择和热处理方法，以提供相关领域的知识和指导。
一、定模板材料的选择：1.1 可选材料：定模板材料的选择需要考虑多个因素，包括使用环境、模具复杂度、生产需求等。
常见的定模板材料包括工具钢、铝合金、高硬度塑料等。
以下是各种定模板材料的优缺点：- 工具钢：工具钢具有高硬度、抗磨损和耐腐蚀性能，适用于制作复杂的模具。
然而，该材料的成本较高，加工难度也较大。
- 铝合金：铝合金具有较低的成本和良好的热传导性能，适用于制作较简单的模具。
但铝合金的硬度较低，容易磨损。
- 高硬度塑料：高硬度塑料具有较低的成本和相对较高的硬度，适用于制作简单的模具。
然而，这种材料的热传导性能较差，容易变形。
1.2 材料选择原则：在选择定模板材料时，应综合考虑以下几个原则：- 根据模具复杂度和使用环境，选择合适的材料，以保证模具的耐久性和性能。
- 评估成本和加工难度，选择成本适中且易于加工的材料。
- 测试选定的材料，在实际应用中验证其合适性和可靠性。
二、定模板的热处理方法：2.1 热处理的目的：定模板在使用过程中需要承受较大的力量和温度变化，因此热处理是必不可少的步骤。
热处理可以提高模具的硬度、强度和耐磨损性，延长模具的使用寿命。
2.2 常见热处理方法：- 硬化：通过加热和快速冷却来增加模具的硬度。
常用的硬化方法包括淬火、回火、氮化等。
- 回火：通过加热和缓慢冷却来降低硬度，提高模具的韧性和抗冲击性能。
- 淬火和回火：先进行淬火使模具变硬，然后进行回火使其具有一定的韧性和强度。
2.3 热处理过程控制：热处理过程需要严格控制温度、时间和冷却速度等参数，以确保模具获得理想的硬度和性能。
热处理过程中还应注意避免产生裂纹、变形等问题。
结论：在定模板制造过程中，材料选择和热处理是两个至关重要的步骤。
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。
第4章塑料模具钢及其热处理(1)
硬度＜160HBS，适于冷挤压成形。
正火工艺：870～900℃ × 3～4ｈ后空冷
硬度≤229HBS，切削加工性良好。
气体渗碳：900～920℃ × 6～7ｈ
渗碳层：～ｍｍ
淬火工艺：渗碳后预冷至800～850℃直接油淬或空冷
表层硬度：56～62HRC
心部硬度：250～380HBS，变形微小。
3. 实际应用： 冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具
塑料的种类、批量的大小、质量的高低、 （4）模具(mújù)的结构
模具(mújù)的大小、形状、模具(mújù)工件的工 作性质等。 （5）模具(mújù)的制造工艺 （6）现有的设备及技术水平
第七页，共78页。
4.2.1 几种(jǐ zhǒnɡ)典型塑料模具材料
渗碳型塑料模具用钢 淬硬型塑料模具用钢 预硬型塑料模具用钢 时效(shíxiào)硬化性塑料模具用钢 耐蚀型塑料模具用钢 调质及其他塑料模具材料
塑料模具用钢及适应(shìyìng)的
工作条件
钢的类型 牌号
适应的工作条件
渗碳钢
12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、 20Cr2Ni4A
生产批量较大，承受较大动载 荷，受磨损较重的模具
调质钢
10、20 45、55
生产批量较小，精度要求不高， 尺寸不大的模具
3Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、40CrMnMo、 大型、复杂、生产批量较大的 45CrNiMoVA、5CrNiMo、5CrMnMo、40Cr、 塑料注射或挤压成型模 4Cr5MoVSi、4Cr5MoV1Si、35SiMn2MoVA
C
Mn Si
≤0.08 ＜0.3 ＜
0.2
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。
cr12mov模具热处理
cr12mov模具热处理CR12MOV是一种常见的模具钢材料，其热处理过程对于模具的性能和寿命至关重要。
本文将从CR12MOV的热处理工艺、热处理效果以及热处理后的性能等方面进行详细介绍。
CR12MOV的热处理工艺包括加热、保温和冷却三个步骤。
在加热过程中，需要将CR12MOV材料加热到适当的温度范围，以使其达到所需的组织结构。
保温阶段是为了保持材料在一定温度下足够长的时间，以保证其组织结构的均匀性和稳定性。
最后，通过冷却过程，使材料快速冷却，锁定所需的组织结构，从而达到所需的硬度和强度。
CR12MOV的热处理效果主要表现在材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性等方面。
经过适当的热处理，CR12MOV可以获得高硬度和较好的耐磨性，使其在模具制造中具有较长的使用寿命。
同时，热处理还能够提高CR12MOV的抗腐蚀性能，使其在恶劣环境下仍能保持良好的工作状态。
在进行CR12MOV的热处理时，需要注意控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数。
加热温度过高或保温时间过长可能会导致材料的过热和过度软化，从而影响其硬度和强度。
而冷却速度过快则可能引起材料的裂纹和变形等问题。
因此，热处理过程中的温度控制、时间控制和冷却控制非常关键，需要严格按照热处理工艺规范进行操作。
除了热处理工艺的控制外，CR12MOV的热处理后还需要进行适当的回火处理。
回火是为了消除热处理过程中产生的残余应力和改善材料的韧性。
通过回火处理，可以使CR12MOV在保持一定硬度的同时，具备较好的韧性和抗冲击性，提高其在模具制造中的使用性能。
总结起来，CR12MOV的热处理对于模具的性能和寿命具有重要影响。
通过合理控制热处理工艺参数，可以使CR12MOV获得所需的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，从而提高模具的使用寿命和工作效率。
同时，适当的回火处理可以改善CR12MOV的韧性和抗冲击性，使其适用于更加复杂和严苛的工作环境。
因此，在模具制造过程中，必须重视CR12MOV的热处理工艺，以保证模具的质量和可靠性。
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防止珠光體 (Pearlite)形成 減少碳化物(P.E.C.)析出及貝茵體(Bainite)形成
850 500~650
1020
先共析碳化物析出 珠光體形成
200~500
580 ~650
貝茵體形成 50 ~ 100
550~600
8407 淬火快冷 HRC 46 沖擊強度> 290 Joule
8407 淬火慢冷 HRC 46 沖擊強度60 Joule
公司常用的一般預硬鋼有718H﹑P20﹑ NAK80﹑2738﹑FDAC﹑PDS-5等。
NAK80析出硬化型預硬鋼 出廠硬度﹕HRC36~45 應用﹕高性能高精密塑膠模具
.鏡面要求高 .良好的表面放電性能 .蝕花加工性良好 718H(AISIP20改良型)Ni-Cr-Mo預硬 鋼﹐出廠硬度HB290~330﹐適用于大 多數塑模吹塑模﹐拋光性﹑咬花性良好。
NH51 -
STAVAX
DF-2 CrWMn
618 3Cr2Mo
1CrNi3
-
W6Mo5C r4V2
S-136 4Cr13
-
S7
-
S45C
1045
-
S7
S7
-
-
-
45
2. 常用熱作模具鋼種 常用鋼DAC﹑8407﹑SKD61﹑DAIVER
H13等。主要應用于壓鑄模﹑熱擠壓模﹑ 鍛壓模具等。
公司的硬度通常要求為HRC47±1
- 減少停机維修時間 - 一致的生產周期 模具重新拋光的費用 提高產品品質
2.4 高鏡面拋光要求模具鋼
OPTIMAX HPM38 STAVAX CORRAX YAG300 PAK90
OPTIMAX 1. 优良的拋光性 2. 很高的抗蝕性 3. 硬度高, 抗磨蝕性好
應用: • 相机, 手机的显示屏模 • 眼镜片模 • 光學鏡頭 • 光碟模 • 醫葯產品模 • 其它要求拋光性很高的
0.8
4.5
0.5
0.2
<0.6
3.5~5.0 4.5~5.5 2.5~3.5 6.0~7.0
模具零件失效原因
機及電加 工
熱處理
材質
磨削損傷 電加工質量差
加工應力未除去
表面粗造度差 淬火溫 度不當
尺寸精度差 加熱速度不當
連結角半 徑過小
冷卻速度不當
回火次數不當 保溫時間不當 硬度不當
鋼的鈍 靜度差
帶狀(網狀) 碳化物
VANADIS 6
VANADIS 10 O1
A2 M2
D2
耐磨損性
鋼種
C
SKD11
1.40~1.6
SLD
1.40~1.6
2379
1.55
Cr12Mo1V1 1.4~1.6
9CrWMn(O1) 0.85~0.95
YK30
1.0~1.1
SKS93
A2 DC53 VIKING CALMAX ASP23
1.00~1.1
IMPACT STRENGTH
CH
R
0.25 0.75 1.0 0.010
1.25 mm
6.2 強度設計不夠
二﹑熱作模具鋼 1. 性能要求﹕ 1.1 在使用溫度下的 硬度和強度; 1.2 較高的韌性﹔ 1.3 耐急冷急熱性﹔ 1.4 化學穩定性﹔ 1.5 較好的工藝性﹔
日本JIS SKD11 SKD61 SKS93
模具
POLMAX
極純淨, 拋光性極佳 更高的抗蝕性 硬度高, 抗磨蝕性好 优良的切削加工性 熱處理尺寸稳定
RAMAX S
HOLDER
AISI D2 AISI A2 VANADIS6
VANADIS4
ELMAX
CORRAX
OPTIMAX STAVAX
ESR ORVAR
SUPREME COMMPAX
48-50(270-300)
400 (中型) 600
48-50(>570) 47-49
46-48(>520) 45-47
1000 (大型)
45-48
42-45
当模具尺寸很大或者需做 PVD 或氮化处理时，應 該采用高温回火(>450°C)
2.3 鏡面加工性 (1) 組織均勻 (2) 純淨度高 (3) 氣體含量少 (4) 碳化物組織微細化 (5) 硬度高
對于一些要求抗磨粒磨損﹑形狀復雜的塑膠 模具可選用 ASP23﹑XW-41﹑SLD 等冷作模具 鋼。
整體硬化鋼材以軟化退火狀態供貨﹐ 熱處理至較高的硬度可獲得較好耐磨性﹑ 抗變形和抗凹陷及較好的拋光性能。較好 的耐磨性對于生產加織和強化塑膠的模具 十分重要。模腔﹑澆口等區域應具有良好 的抗變形和抗凹陷性能。
回火温度及硬度選擇
- 8407 & S136 -
Diagonal Line Length (L2+W2+T2)1/2 (mm)
立體對角線長度
100 (小型)
Hardness Range
8407(回火溫度) 52-54(250)
HRC S136(回火溫度) 50-52(250)
200
50-53(270-300)
冷卻水道生銹引起的問題:
當水道生銹層厚度達 0.5~1 mm時: • 生產周期延長 8 秒 • 塑膠產品因變形引起的報廢率 由 < 1% 增加到约 30%.
材料牌號 ASTM
出廠硬度
狀態
718H
P20 HB290~330
預硬
P20
HB280~330
預硬
NAK80
HB370
預硬
2738
HB280~325
SUPREME
三﹑塑膠模具鋼 1.性能要求﹕ 1.1 一定的耐磨性﹕ 1.2 足夠的抗壓強度﹔ 1.3 高的耐腐蝕性﹔ 1.4 較好的熱傳導性﹔ 1.5 較高的韌性﹔ 1.6 良好的機加工性能﹔
2. 常用塑膠模具鋼種 2.1 預硬塑膠模具鋼 預硬塑膠模具鋼供貨狀態為淬火及回火﹐
硬度通常為HB270~370﹐模具在使用前無 須熱處理。常應用于結構復雜少變形大型 模具﹑對耐磨性要求較低的模具﹑高強度 模座等。
金屬模具材料知識
鴻准工程材料﹕戴剛
模具材料通常分為三類﹕ 一﹑冷作模具鋼 二﹑熱作模具鋼 三﹑塑膠模具鋼
一﹑冷作模具鋼 主要用于制造在冷狀態(室溫)下工件壓制
成型的模具。如冷沖壓模具﹑冷拉伸模具﹑ 冷擠壓模具等。 1. 性能要求﹕
1.1 良好的耐磨性﹐工作時保持鋒利的刃口﹔ 1.2 淬火態有較高的硬度和一定的淬透深度﹔ 1.3 熱處理變形小﹐復雜形狀不易開裂﹔ 1.4 一定的強度和韌性﹔ 1.5 較好的紅硬性。
HRC44.8 42 .1
44.8
40.0
45.3
43.3
美国通用汽車公司 1999 年已規定, 必須使用 10 BAR 真空炉處理鋁鎂合 金压鑄模。
對 8407 及S-136 最佳冷速應: 8407鋁壓鑄模 > 28 ºC / 分 8407塑胶模 >18 ºC / 分 S-136塑胶模 >30 ºC / 分
SLD(D2)傳統冶煉 vs V4粉末冶金
3. VIKING屬較特殊的一種﹐為多用途工具
鋼具有高韌性高耐磨性的特點 ﹐常用于熱 作模﹑抗壓強度和耐磨性不夠或冷作模具韌 性不足易斷的場合。
可用于沖模﹑拉伸模﹑工程塑膠模等。
4.主要失效形式
4.1 磨損
4.2 崩角 4.3 塑性變形
磨損
破裂
4.4 破裂
1.0 0.90~1.10 0.45~0.55
0.6 1.2~1.35
Si
<=0.4 <=0.4
<=0.6 <=0.4 0.40 <=0.5
0.3 Aq <1.2 0.35 <0.8
Mn Cr Mo V W
<=0.6 11.0~13.0 0.8~1.20 0.2~0.5
<=0.6 11.0~13.0 0.8~1.20 0.2~0.5
含硫量对H13鋼韌性的影响
斷裂韌性K1C KSIin1/2
120 100
80 60 40 20
0 50 100 150 200 250 試驗溫度
1M 56 0.003%S
1M 57 0.000%S
1M 58 0.014%S
1M 59 0.028%S
1M 60 0.075%S
馬氏體不鏽鋼
抵抗塑膠, 環境引起的腐蝕 提高生產率
4.5 粘著
崩角
塑性變形
積瘤
S
L
D
中
100X
的
碳
化
物
100X
500X 500X
鑄錠組織
網狀碳 化物
鍛造組織
HARDNESS(HRC)
70 SLD
60
50
40
30
0 100 200 300 400 500 600 Tempering Temperature ℃
5. 冷作模具鋼的選擇 5.1 形狀簡單﹑短工作壽命(10萬件以 下)DF-2﹑O1﹑SKS3﹑YK30等﹔ 5.2 形狀簡單或梢復雜﹑中工作壽命 (10萬~100萬件)SLD﹑XW-41﹑ SKD11﹑2379等﹔ 5.3 形狀復雜﹑長工作壽命(100萬件 以上) ASP23﹑V4﹑V10等。
預硬
PDS-5
HB280~310
預硬2Βιβλιοθήκη 16420素材S136
素材
S136H
HB290~330
預硬
HPM38
HB300~330
預硬
2.2 整體硬化型塑膠模具鋼
S136ESR﹑8407SUPREME﹑STAVAX﹑ELMAX