热锻模模具材料与热处理
5CrMnMo型热作模具钢在热锻模具中的应用及热处理
性 热 作 模具 钢 。锤锻 模 具 一 般选 用 低 耐 热 高韧 性 热 作模具钢。 常 用 钢号 有 ５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ Ｍ ０、 ５ Ｃ ｒ Ｎ ｉ Ｍ ０、
０ ． ４０～０． ６ ５ Ｏ ． ５ Ｏ～ ０ ． ８ ０
０． ８ Ｏ～ １ ． ２ ０ ０． ８ ０～ １ ． ２ ０
１ ． ２ Ｏ～ １ ． ６ ０
注 ：以 上 所 有 钢 种 的 ｗ ≤０ ． ０ ３ ０ 、ｗ ｓ ≤Ｏ ． ０ ３ ０ 。
４ ． 应对 措施
补 偿 淬 火 在 保 证 质 量 稳 定 的情 况 下 可 批 量 生 产 ，具 有 质 量稳 定 ，操 作方 便 ，效 率 高 ，成本 低 ，
５ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｍｏ 钢 是 传 统 的 热 锻 模 具 钢 ，钢 中加 入 Ｃ ｒ 可以 提 高淬 透 性 、高 温 强 度和 抗 氧 化 能 力 ；加入 Ｍｏ 主 要 是 为 了 控 制 回火 脆 性 ，提 高 耐 回火 性 。该 钢 适用 于 制 造要 求 较 高 强度 和 高 耐 磨性 的各 种 类 型 锻模 （ 边 长 ≤４ ０ ０ ｍ ｍ） 。 ５ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｍｏ 钢 也 是 传统 热 锻 模具 钢 ，但具 有 十 分
Ｈ蛰
５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ Ｍ ｏ 型热作模具钢在热锻模具 中的应用及热处理
宿 州市模具 热处理研 究 中心 （ 安徽 ２ ３ ４ ０ ０ ０ ） 赵 昌胜
热锻 模具 在 工作 过 程 中 承 受剧 烈 急冷 、急 热 循 环 ，较 高 的 冲击 载 荷 ，复 杂的 多 向应 力 ，以及 苛 刻 的摩 擦 、磨 损 。这 就 要 求热 锻 模 具 具 有较 高 的 冲 击 韧 度 和 断 裂 韧 度 ，高 的 高 温 强 度 及 高 温 硬 度 ，高 的热 疲 劳 抗 力 ，以及 较 高 的耐 回火 性 及 抗 氧化 能 力
铸造热锻模具钢的选材热处理及应用
铸造热锻模具钢的选材热处理及应用□汪新衡摘要 分析铸造热锻模具钢的化学成分、材质要求,制定出合理的热处理工艺。
铸造热锻模具的性能可以达到或超过锻造热锻模具。
关键词:铸造热锻模具钢 化学成分 热处理工艺中图分类号:TG162 文献标识码:A 文章编号:1671—3133(2004)01—0058—02Material selection and heat treatment for cast hot2working die steel□W ang XinhengAbstract Analysed chemical com position and quality requirement of the cast hot2working die steel,used properly of the heat treatment process1The properties of cast hot2working die can reach or exceed forge hot2working die,win remarkable economic benefits1K ey w ords:C ast hot2w orking die steel Chemical composition H eat treatment process 热锻模具传统的制造方法是锻造后再进行机械加工。
铸造热锻模具则是利用铸造法直接成形模具,材料利用率高,机械加工量少,模具变形小,成本低,并逐步成为新的模具制造方法,在国外获得快速发展,但国内实际应用有限,最主要的原因是铸造模具经常出现早期断裂失效,导致使用寿命的不稳定。
一、铸造热锻模具钢的选材11化学成分的选择5CrMnMo,5CrNiMo及3Cr2W8V等是我国长期使用的热锻模具钢,但如果就采用这些钢种的化学成分来生产铸造热锻模具,硬度虽可达到要求,但铸件中容易形成空洞及夹渣,冲击韧性很低,不能满足锻模的要求。
热锻模具热处理工艺
热锻模具热处理工艺# 热锻模具热处理工艺## 1. 热锻模具热处理工艺的历史：从古老技艺到现代工业的关键1.1 古代的“萌芽”其实啊，热锻模具热处理工艺的历史就像一部漫长的人类智慧进化史。
在古代，虽然没有像现在这样系统的热处理工艺概念，但我们的祖先在打铁的时候就已经开始不自觉地运用一些类似的原理了。
比如说，铁匠们打铁的时候，把铁烧得红红的，然后快速地放到水里冷却，这其实就是一种很原始的热处理方式。
那时候的铁匠们可能不知道其中的科学道理，但是他们知道这样做可以让铁变得更硬、更耐用。
就像我们在生活中把食物放在火上烤一下，会让它变得更脆更好吃一样，古代铁匠们通过加热和冷却铁，改变了铁的性能。
这种原始的操作，就是热锻模具热处理工艺的萌芽。
1.2 工业革命后的发展随着工业革命的到来，机器开始大规模地取代手工劳动，对金属制品的需求和要求也越来越高。
热锻模具热处理工艺开始逐渐走向科学化和规范化。
这个时候啊，科学家们开始深入研究金属在加热和冷却过程中的微观结构变化。
就好比我们看一个魔术表演，以前我们只看到表面的神奇效果，现在我们要搞清楚背后的机关是怎么运作的。
他们发现，不同的加热温度、加热时间、冷却速度等因素对金属的硬度、韧性等性能有着巨大的影响。
于是，各种热处理的方法和设备开始不断地被发明和改进。
热锻模具热处理工艺也在这个过程中不断发展，成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
## 2. 热锻模具热处理工艺的制作过程：一场金属的“变身之旅”2.1 加热：唤醒金属的活力首先呢，热锻模具热处理工艺的第一步就是加热。
这就好比是我们早上起床要先把身体暖和起来一样。
热锻模具要被放进专门的加热炉里，加热到合适的温度。
这个温度可不是随便定的哦，就像我们做菜的时候，每种食材需要不同的火候。
对于热锻模具来说，不同的材质和用途需要不同的加热温度。
一般来说，这个温度可能在几百摄氏度到一千多摄氏度之间。
比如说，如果是一种常用的模具钢，可能会被加热到800 - 1000摄氏度左右。
热作模具材料及热处理
理 b与温室比较下降近一半。
12
(一) 5CrNiMo钢
模 2．工艺性能
具 材
5CrNiMo钢的临界点：Ac1为730ºC；Ac3为780ºC； Ms为230ºC。
料 (1)锻造：
及
市场上供应的钢材存在着纤维组织，直径越
热 大，偏析就越严重。锻造时应交替锻粗和拔长，
处 其交替进行的次数应不少于2—3次。锻坯的加热
理 制造形状复杂、冲击载荷较重的大型及特大型锻
模(最小边长＞400mm)。
17
(二)5CrMnMo钢
模
具 1．力学性能
材
考虑到我国的资源情况，为节省镍而研
料 制成的5CrMnMo钢。其强度略高于
及 CrNiMo钢，但用锰代镍降低了其在常温及
热 较高温度下的塑性和韧性，而且5CrMnMo
处 钢的淬透性比5CrNiMo钢的淬透性要低，
9
3.2 热作模具材料及热处理
模
具 一、低耐热高韧性热作模具钢及热处理
材 料
主要用于锤锻模、平锻机锻模、大型压力机锻模
等，是在高温下通过冲击加压强迫金属成形的工 具，锻模型腔与炽热的工件表面会产生剧烈摩擦。
及 由于在锻造过程中，模具型腔表面与被加热到很
热 高温度的锻坯接触，使模具表面常生温到300一
(3)淬火；在加热温度为840ºC一860ºC时油淬，冷却至
理 150—180ºC出油并立即回火。为减少变形及开裂，淬火
时可先预冷到740-780ºC左右再入油淬火。
(4)回火：回火工艺如图4—2所示。
19
(二)5CrMnMo钢
模
表4-2 5CrMnMo钢的回火工艺
具
材
料
模具材料与热处理技术作业指导书
模具材料与热处理技术作业指导书第1章模具材料概述 (3)1.1 模具材料分类及功能要求 (3)1.1.1 模具材料分类 (4)1.1.2 模具材料功能要求 (4)1.2 常用模具材料介绍 (4)1.2.1 碳素钢 (4)1.2.2 合金钢 (5)1.2.3 工具钢 (5)1.2.4 高速钢 (5)1.2.5 硬质合金 (5)第2章模具钢的热处理原理 (5)2.1 热处理的基本概念 (5)2.2 热处理工艺对模具功能的影响 (5)2.2.1 退火 (5)2.2.2 正火 (5)2.2.3 淬火 (5)2.2.4 回火 (6)2.3 模具钢热处理常见缺陷及防止方法 (6)2.3.1 常见缺陷 (6)2.3.2 防止方法 (6)第3章模具钢的退火处理 (6)3.1 退火处理的目的与分类 (6)3.2 退火处理工艺参数选择 (7)3.3 退火处理对模具功能的影响 (7)第4章模具钢的正火处理 (8)4.1 正火处理的目的与分类 (8)4.2 正火处理工艺参数选择 (8)4.3 正火处理对模具功能的影响 (9)第5章模具钢的淬火处理 (9)5.1 淬火处理的目的与分类 (9)5.1.1 马氏体淬火：通过快速冷却，使奥氏体转变为马氏体，获得高硬度和高强度。
95.1.2 贝氏体淬火：在较低的温度下进行淬火，使奥氏体转变为贝氏体，提高模具的韧性。
(9)5.1.3 珠光体淬火：在更高的温度下进行淬火，使奥氏体转变为珠光体，获得适当的硬度和韧性。
(9)5.2 淬火处理工艺参数选择 (9)5.2.1 淬火温度：根据模具钢的成分和所需功能，选择合适的淬火温度。
过高或过低的淬火温度都会影响模具的功能。
(9)5.2.2 淬火介质：选择合适的淬火介质，如油、水、盐水等，以保证模具在淬火过程中达到所需的冷却速度。
(9)5.2.3 淬火时间：根据模具的尺寸和形状，确定合适的淬火时间。
过长或过短的淬火时间都会影响模具的功能。
热锻模模具材料与热处理
加热温度 （Ac1+30~50）
等温温度
加热温度 （Ac1+30~50）
透烧时 保温时
间
间
等温持续时间
度打开炉 门冷却或继续 炉冷
透烧时 间
保温时 间
时间（ ）
图 —11 模具钢等温球化退火工 艺曲线
时间（ ）
图 —12 球化退火工艺曲线
We all can be forged to somebody.
牌号 5CrNiMo 5CrNiMoV
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
≤0.20
T8
0.75～0.84 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
≤0.20
T10
0.95～1.04 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
≤0.20
T12
1.15～1.24 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
≤0.20
4Cr2WMoVNi 0.34~0.40 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.03 2.4~2.7 1.10~1.50 0.50~0.80 0.50~0.80 1.20~1.60
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表1 D锻模F模5块2用常钢用化学模成分具材料
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。
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。
热作模具钢及热处理
性和高的耐磨性。
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4.2热作模具钢及热处理规范
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，
还有铬钼系、钨钼系和铬钼钨系等新型的热作模具钢以及基体钢等。
钨系热作模具钢的代表性钢种为传统的3Cr2W8V钢，由于其耐
热疲劳性较差，在热挤压模方面的应用将逐渐会减少，但在压铸模 方面的应用较多，故在压铸模用钢中对其作详细介绍。
模具钢。HM1钢适合制造镦锻、压力机锻造、挤压等热作模具，模具
的使用寿命较高，是目前国内研制的工艺性能好，使用面广，具有 较广应用前景的新钢种之一。
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4.2热作模具钢及热处理规范
4. 3Cr3Mo3VNb（HN3）钢 NH3钢是参照国外H10钢和3Cr3Mo系热作模具钢，结合我国资源
（1）较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻
模!工作时会承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果热作模具
钢没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。
（2）良好的耐磨性能。由于热作模具工作时除受到毛坯变形
时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化腐蚀和氧化铁屑的研磨，所 以需要热作模具钢有较高的硬度和抗粘附性。
模具表面产生网状或放射状的热疲劳裂纹，以及模腔磨损或严
重偏载、工艺性裂纹导致模具开裂。
因此，热锻模应具有较高的高温强度和韧性，良好的耐磨性和
耐热疲劳性，由于锤锻模尺寸比较大，还要求锤锻模用钢具有高的 淬透性。这就是热锻模的工作条件，正是这种工作条件，要求这类
模具钢应具有下列基本性能：
（1）淬透性高,以保证这种大型模具沿整个截面具有均匀一致
碳化物形成元素含量低，二次硬化效应微弱，所以热稳定性不高。
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。
热锻模几种热处理工艺方法的应用
材质， 模 具所要求 的硬度和韧性 性能等要求 ， 选 择 常 规 淬 火 热 处理和等温 淬火热处理 、 高 温淬火热处理 三种工艺方 法 ， 即 采 用８ ４ ０ — ８ ６ ０ ￣ Ｃ 淬火或 ９ ０ ０ ￣ Ｃ 高 温淬 火 及 不 同 的 冷 却 方 式 ，采 用 同 样 的 回火 处 理 工 艺 。来 获 得 不 同 的 强 塑 性 配 合 ． 来 提 高模 理 工 艺
５ Ｃ ｒ Ｈ ｎ Ｈ ｏ、 ５ Ｃ ｒ Ｎ １ 卜 １ ｏ材料 制 作 的模 具 。 根 据 我 们 多 年 的 实 践 经 验 ， 锤 锻 模 模 具 失 效 的 原 因， 大 都 集 中在 以 下 几 个 方 面 ： 常 因 型腔 尺 寸 磨 损 和 产 生纵 向裂 纹 、 横 向 裂纹 、 以及 网状 裂 纹 （ 龟裂 ） ， 即所 谓 热疲 劳 裂纹 而 报废 。造 成这 些 失 效 的 原 因 是 多 方 面 的 ， 既 有 原 材料 的 问 题、 模 具毛坯锻造 金属 的组织成分 、 模 具 毛坯 锻 造 温 度 的合 理 选 择 、 模具 的几何 形状 、 模 具 的热 处 理 工 艺 及 质 量 等 。 现 就 以我 公 司
息。还可以保证生产的安全 ． 电 力 系 统 自动 化 是 指 数 据 化 和 信 息 化 。自动管理 、 系 统 的 自动 调 度 、 系 统 及 设 备 的 自我 安 全 管
管理 ， 加 强 分 层 控 制 方 面 的应 用 ， 这 样 才 能 运 行 可 靠 地 控 制 系
统。
２ 电 力 系 统及 其 自动化 技 术 的 应 用 能 力
素 体 中分 布 有 弥 散 细 小 的 碳 化 物 ， 裂 纹 扩 展 阻力 较 大 和 板 条 状
热作模具钢的选材及热处理工艺PPT优秀课件
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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
热锻模热处理工艺设计报告
热锻模热处理工艺设计报告一、背景介绍热锻技术是一种通过热加工和塑性变形的方式对金属材料进行形状改变和强化的方法。
热锻模是热锻工艺中的重要组成部分，对热锻产品的质量和性能起着关键作用。
为了保证热锻模具具有良好的耐用性和工艺性能，需要进行适当的热处理。
二、热处理工艺设计1. 确定热处理方式根据热锻模具的材料和结构特点，我们选择了淬火和回火的热处理方式。
淬火可以使模具表面形成高硬度的马氏体组织，提高模具的硬度和耐磨性；回火可以消除淬火过程中产生的内应力，提高模具的韧性和抗拉强度。
2. 确定热处理参数根据热锻模具的材料和要求，我们制定了以下热处理参数：- 淬火温度：800- 淬火介质：水- 回火温度：500- 回火时间：2小时3. 热处理过程（1）淬火过程：将热锻模具加热至800并保持一段时间，使其均匀受热。
然后迅速将模具放入预先准备好的水中进行冷却。
水的冷却速度较快，可以使模具表面迅速形成马氏体组织。
（2）回火过程：将淬火后的模具加热至500并保持2小时，让模具内部的残余应力逐渐释放，同时马氏体转变为较为稳定的回火组织。
之后，将模具缓慢冷却至室温。
4. 检测和表征完成热处理后，需要对热锻模具进行检测和表征，以确保其达到设计要求。
常用的方法包括金相显微镜观察、硬度测试和力学性能测试等。
三、预期效果和改进措施经过以上热处理过程，预期热锻模具能够具备以下效果：- 表面硬度提高，耐磨性能增强- 内部应力得到释放，模具韧性提高- 样品组织均匀，无明显缺陷然而，热处理过程中也可能出现一些问题，如表面开裂、变形等。
为了避免这些问题的发生，我们采取了以下改进措施：- 严格控制热处理温度和时间，避免温度过高或时间过长导致变形和开裂。
- 选择合适的冷却介质，确保冷却速度适中，避免产生过多的应力和变形。
- 加强对模具的预处理，如去除氧化物和表面锈蚀等，减少表面缺陷的产生。
四、结论热锻模热处理工艺设计是确保热锻模具具有良好工艺性能和耐用性的重要环节。
模具材料及热处理
模具材料及热处理模具材料及热处理模具是制造机械零部件的重要工具。
模具材料的选择和热处理技术的掌握直接关系到模具生产的质量和效率。
本文将对模具材料和热处理技术进行详细介绍。
一、模具材料1.铸造模具材料铸造模具材料的主要特点是精度要求较低，机械性能要求不高，耐磨性好。
常用材料有灰铁、球墨铸铁和铸钢。
其中，灰铁是最常用的铸造模具材料，有良好的灵活性和耐磨性，但强度较低。
球墨铸铁强度稍高于灰铁，但制造工艺比灰铁复杂。
铸钢的强度最高，但质量要求较高，制造工艺也较复杂。
2.塑料模具材料塑料模具材料与铸造模具材料不同，精度要求较高，机械性能也要求较高。
常用材料有工程塑料、钢材、铝合金等。
工程塑料具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性，在制造大型塑料模具时应用广泛。
钢材的强度和硬度较高，在制造精密塑料模具时使用较多。
铝合金具有轻质、高强度和耐磨性好的特点，在制造小型塑料模具时使用较多。
3.压铸模具材料压铸模具材料要求耐高温、耐热疲劳和抗拉伸性能好。
常用材料有硬质合金钢、热工具钢和粉末高速钢。
硬质合金钢具有优异的耐磨和抗氧化性能，是制造大型压铸模具的首选材料。
热工具钢具有优异的耐高温性能，制造中型压铸模具时常用。
粉末高速钢具有优异的强度和硬度，适用于制造小型压铸模具。
二、热处理模具材料的热处理是制造质量可靠、寿命长的模具的关键。
常用的热处理方法有淬火、回火、正火、渗碳和氮化等。
1.淬火淬火是将模具材料加热至一定温度，然后迅速冷却，使材料表面形成高硬度的马氏体组织，提高模具材料的硬度和耐磨性。
淬火时应注意加热温度和冷却速度的控制，以免引起材料变形和裂纹。
2.回火淬火后的模具材料容易出现脆性，回火是将淬火后的模具材料在一定温度下重复加热，然后缓慢冷却，使材料得到一定的韧性和塑性，以提高模具材料的强度和韧性。
回火的选用温度和时间应根据模具材料的种类和使用要求来确定。
3.正火正火属于淬火和回火之间的一种中间火，是将模具材料加热至一定温度，然后缓慢冷却，以使材料获得一定的硬度和韧性。
常见模具材料及热处理
常见模具材料及热处理模具是制造工业中常用的工具，用于制造各种产品的零件、组件和部件。
模具的性能和质量直接影响着制造产品的质量和效率。
模具材料的选择和热处理对于模具的寿命、刚度、耐磨性等性能有着重要的影响。
一、常见模具材料常见的模具材料包括金属材料和非金属材料两大类。
1.金属材料金属材料是常见的模具材料，常用的金属材料有：-钢：一般选择优质碳钢或合金工具钢作为模具材料，这些钢材具有较高的强度、硬度、韧性和耐磨性。
常用的有45#钢、40Cr钢、3Cr13等。
-铝：铝合金具有较好的导热性能和杰出的加工性能，适用于制造大件和结构复杂的模具。
常用的有铝硅合金、铝镁合金等。
2.非金属材料非金属材料是模具的重要组成部分，常见的非金属材料有：-塑料：制造塑料模具时常使用工程塑料，如尼龙、聚酰亚胺和聚四氟乙烯等。
-石膏、水泥和陶瓷：这些材料通常用于制造快速成型模具，如铸造模具、压铸模具和注塑模具等。
二、常见的热处理方法热处理是通过对模具材料进行热处理来提高其性能和寿命。
常见的热处理方法有：1.硬化处理：通过加热和冷却的方式，使模具表面形成较高硬度的硬化层，以提高模具的耐磨性和耐疲劳性能。
2.淬火处理：淬火是将已加热至临界温度的模具材料迅速冷却，以提高材料的硬度和脆性，常用于制造高硬度的切削工具模具。
3.回火处理：通过加热和冷却的方式，使淬火后的模具材料的硬度和脆性适中，同时提高其韧性和抗震性能。
4.化学热处理：如氮化、碳氮共渗等热处理方法，可以在模具表面形成硬度很高、耐磨性和耐蚀性好的层，提高模具的使用寿命。
5.低温处理：通过将模具材料置于低温环境下进行处理，改变其晶体结构和性能，以提高模具的使用寿命和加工精度。
总结：常见的模具材料包括金属材料和非金属材料，金属材料主要选择优质碳钢或合金工具钢，非金属材料常用的有塑料、石膏、水泥和陶瓷等。
常见的热处理方法包括硬化处理、淬火处理、回火处理、化学热处理和低温处理等。
热处理可以显著提高模具的硬度、耐磨性、耐蚀性和寿命，从而提高制造产品的质量和效率。
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真空淬火工艺
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27Biblioteka We all can be forged to somebody.
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工作条件----承受冲击载荷；工作温度较高；模具型腔表面周期性加热和 冷却。
性能要求----足够的硬度和耐磨性；较高的强韧性；良好的导热性和抗热 疲劳性；较高淬透性，良好的抗氧化、抗脱碳敏感性。
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热挤压模具
工作条件----加载速度较慢；高温、高压、摩擦；模具型腔表面周期性加热 和冷却。
性能要求----高硬度、高耐磨性；高的回火稳定性；良好的抗疲劳性能。
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18
压铸模具
工作条件----模具温度高、高压、摩擦 ；模具型腔表面周期性加热和冷却。 性能要求----高硬度、高耐磨性；高的 回火稳定性；良好的抗热疲劳性能。
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1
热锻模模具材料与热处理
目录 一、模具材料的分类 二、模具材料的选用 三、模具常用热处理
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3
一、模具材料 根据用途模具材料可以分为三大类：
冷作模具钢------在不加热条件下，把被加工材料通过冲裁、 弯曲、拉深、镦锻和挤压等方式加工成型。
0.18～0.24 0.17～0.37 0.50～0.80 0.035 0.035 0.70～1.00
≤0.30
40Cr
0.37～0.44 0.17～0.37 0.50～0.80 0.035 0.035 0.80～1.10
≤0.30
40MnB
0.37～0.44 0.17～0.37 1.10～1.40 0.035 0.035 ≤0.30
3Cr2W8V 0.30～0.40 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.030 2.20～2.70
0.20～0.50 7.50～9.00
4Cr5MoSiV 0.33～0.43 0.80～1.20 0.20～0.50 0.030 0.030 4.75～5.50 1.10～1.60 0.30～0.60
≤0.30 B:0.0005～0.0035
45Mn2
0.42～0.49 0.17～0.37 1.40～1.80 0.035 0.035 ≤0.30
≤0.30
45
0.42～0.50 0.17～0.37 0.50～0.80 0.035 0.035 ≤0.25
≤0.25
T7
0.65～0.74 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
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
表1 锻模模块用钢化学成分
化学成分(%)
钢号
C
Si
Mn
SP 不大于
Cr
Mo
V
W
Ni
其它
5CrNiMo 0.50～0.60 ≤0.40 0.50～0.80 0.030 0.030 0.50～0.80 0.15～0.30
1.40～1.80
8Cr3
0.75～0.85 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.030 3.20～3.80
19
表1 D锻模F模5块2用常钢用化学模成分具材料
化学成分(%)
钢号
C
Si
Mn
SP 不大于
Cr
Mo V W Ni 其它
5CrNiMo 0.50～0.60 ≤0.40 0.50～0.80 0.030 0.030 0.50～0.80 0.15～0.30
1.40～1.80
8Cr3 0.75～0.85 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.030 3.20～3.80
精压模块、搓板。
座板、厂内标准件。
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三、热锻模的热处理 热锻模的加工工序
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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。
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） 发动机进排气阀电镦、压延模，主顶出器，冲头及座。
3Cr2W8V 0.30～0.40 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.030 2.20～2.70
0.20～0.50 7.50～9.00
4Cr5MoSiV 0.33～0.43 0.80～1.20 0.20～0.50 0.030 0.030 4.75～5.50 1.10～1.60 0.30～0.60
加热温度 （Ac1+30~50）
等温温度
加热温度 （Ac1+30~50）
透烧时 保温时
间
间
等温持续时间
度打开炉 门冷却或继续 炉冷
透烧时 间
保温时 间
时间（ ）
图 —11 模具钢等温球化退火工 艺曲线
时间（ ）
图 —12 球化退火工艺曲线
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Cr、W、Mo、V等合金元素。 GBT-1299 5CrNiMo 5CrMnMo 5Cr2NiMoV 4Cr5MoVSi 4Cr5MoVSi1 3Cr2W8V
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7
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8
3. 塑料模具钢 碳素结构钢 45 50 T8 T10 渗碳钢 20Cr 12CrNi2 20CrMnTi 预硬型 3Cr2Mo 5CrMnMo 高速钢 Cr12MoV Cr12Mo1V1
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知识回顾 Knowledge Review
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≤0.20
T8
0.75～0.84 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
≤0.20
T10
0.95～1.04 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
≤0.20
T12
1.15～1.24 ≤0.35 ≤0.40 0.030 0.035 ≤0.25
≤0.20
4Cr2WMoVNi 0.34~0.40 ≤0.40 ≤0.40 0.030 0.03 2.4~2.7 1.10~1.50 0.50~0.80 0.50~0.80 1.20~1.60
≤0.30
40Cr 0.37～0.44 0.17～0.37 0.50～0.80 0.035 0.035 0.80～1.10
≤0.30
40MnB 0.37～0.44 0.17～0.37 1.10～1.40 0.035 0.035 ≤0W.30e all can be forged to someb≤o0d.3y0. B:0.0005～200.0035
12
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热锻模具
(GBT-1298)
合金工具钢 Cr12 Cr12MoV 9Mn2V 6W6Mo5Cr4V (GBT-1299)
硬质合金 YG6~YG25
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2. 热作模具钢 热作模具钢一般为中、高碳（一般含C 0.5%左右），添加
牌号 5CrNiMo 5CrNiMoV
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
冷冲模具、冷镦模具、冷冲裁模具
热作模具钢------用于制造对高温状态下的工件进行压力加工 的模具。
热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具