第四章模具钢的热处理.ppt

第四章模具钢的热处理 第一节冷作模具钢的热处理一 非合金冷作模具钢的热处理及应用1 非合金冷作模具钢的热处理非合金冷作模具钢即碳素工具钢 常见非合金冷作模具钢的热处理过程 1 预先热处理1 锻压后退火 2 球化退火获取球化体组织 即呈球状小颗粒的碳化物均匀分布在基体中的组织 3 高温回火用于消除冷加工变形后的冷作硬化及残余应力 4 正火用于细化过热钢的晶粒和消除网状渗碳体 5 调质处理用于提高切削加工性 改善工件表面粗糙度 2 淬火以获取淬火马氏体 使模具具有高硬度和耐磨性 3 回火以改善力学性能 消除淬火应力 返回 2 非合金冷作模具钢的应用T8A钢多用于制造切削刃口在工作时不变热的工具 模具 如加工木材的铣刀 园锯片 鏨 铆钉冲模 冲头等 T12钢适合制造不受冲击 切削速度不高 对韧度要求不高的工具 模具 如机床用刀具以及断面尺寸小的冷切边模 凸模等 返回 二 低合金冷作模具钢的热处理及应用1 低合金冷作模具钢的热处理常用的低合金冷作模具钢有 CrWMn 9Mn2V Cr2 9SiCr等 常用低合金冷作模具钢的热处理过程 1 预先热处理1 锻压后退火 2 高温回火用于消除冷加工变形后的冷作硬化及残余应力 3 正火用于细化过热钢的晶粒和消除网状渗碳体 4 调质处理用于提高切削加工性 改善工件表面粗糙度 返回 2 淬火以获取淬火马氏体 使模具具有高硬度和耐磨性 3 回火以改善力学性能 消除淬火应力 2 低合金冷作模具钢的应用CrWMn钢主要用于制造工作时切削刃口快速变热 淬火时要求不变形的工具和模具 如长铰刀 专用铣刀 板牙以及冷冲头 料厚小于2mm 轻载拉伸模 弯曲翻边模等 9Mn2V钢适于制造一般要求尺寸较小的冲模 冷压模 雕刻模 落料模等 Cr2钢适于制造量具 拉丝模 冷镦模等 7CrSiMnMoV钢由于该钢种热处理变形小 强度高 韧性好 适于制造尺寸大 截面厚 淬火变形小 强韧性要求较高的模具 如落料模 凸模切边模 压形模 拉伸模 冷镦模等 9SiCr钢通常用于制造形状复杂 变形小 耐磨性要求高的低速切削刃具和冷冲裁模 打印模等 三 高合金冷作模具钢的热处理及应用 常用高速钢热处理过程 1 预先热处理 锻压后退火用以消除内应力 降低硬度 改善切削加工性 也为淬火作准备 2 淬火 提高模具硬度和耐磨性 3 回火 改善力学性能 消除淬火应力 6W6Mo5Cr4V钢锻后退火时可采用普通退火或等温退火 常用的锻后等温退火工艺如图4 1所示 高速钢的应用W18Cr4V钢具有较高的硬度 红硬性及高温硬度 且热处理范围宽 淬火不易过热 广泛用于制造刀具和承受高负荷的冷作模具 但制造冷挤压凸模 有时显得硬度不足 对于要求更高的凸模则可采用W6Mo5Cr4V2钢 其综合性能优于W18Cr4V钢 第二节热作模具钢的热处理 一 高韧性热作模具钢的热处理及应用1 高韧性热作模具钢的热处理常用钢号为 5CrMnMo 5CrNiMo 4CrMnSiMoV等 5CrNiMo钢的热处理1 退火 退火工艺曲线如图4 2 图4 3所示 2 淬火 回火工艺 淬火预热温度600 650 加热温度830 860 保温后油淬 5CrMnMo钢的预先热处理曲线示意图4 4 4 5所示 淬火 加热温度840 860 油淬 冷到150 180 左右出油并立即回火 为减少变形及开裂 淬火时最好延时冷却 可空冷到740 780 然后入油 回火 回火工艺见表4 7 4CrMnSiMoV退火 等温退火加热温度840 860 等温温度700 720 淬火 大型锻模淬火湿度870 900 中小型锻模淬火温度900 930 回火 大型锻模回火温度620 660 硬度38 42HRC 中型锻模回火温度610 630 硬度41 44HRC 小型锻模回火温度470 61O 硬度44 49HRC 2 高韧性热作模具钢的应用5CrNiMo是目前国内用量较大的锻模钢 通用性强 大 中 小型模块 深 浅型的模块均用5CrNiMo钢 由于5CrNiMo及新钢种的研制成功 5CrNiMo应用范围在逐渐缩小 由于该钢淬透性好 更适合用于大批量生产的大 中型模块 5CrMnMo适用于制造要求较高强度和耐磨性 而韧性要求不甚高时的各种中 小型锤锻模具及部分压力机模块 也可用于工作温度低于500 的其他小型热作模具 4CrMnSiMoV该钢具有较高的强度 耐磨性 良好的冲击韧度和高温性能 淬透性高 适用于大 中型锻模 也可用于中 小型锻模 二 高热强性热作模具钢的热处理及应用1 高热强性热作模具钢的热处理常用钢号有4Cr5MoSiV H11 3Cr2W8V Cr5MoSiV1 H13 4Cr5MoSiV H11 退火 加热温度为880 等温温度为750 炉冷到500 以下出炉空冷 获得粒状珠光体组织 退火硬度为192 235HBS 最好在可控气氛炉中进行 淬火 回火 淬火时不需预热 可直接加热到1000 1020 油淬或分级淬火 硬度约50 52HRC 经540 600 回火 模具硬度在40 50HRC范围内 4Cr5MoSiV1钢 H13 退火 等温退火加热到800 保温2h 降温至750 等温2 4h 炉冷到500 出炉空冷 硬度为192 229HBS 锻后必须立即进行球化退火 淬火和回火 H13钢与H11钢的不同之处在于 淬火前需经二次预热 然后加热到1020 1050 油淬的硬度为53 55HRC 也可以采用空冷或分级淬火 经560 630 回火 可获得硬度40 50HRC H13钢的回火或化学热处理温度同样要避开500 但不宜超过650 3Cr2W8V钢退火 等温退火的加热温度为840 880 等温温度为720 740 退火硬度不大于241HBS 淬火及回火 为了提高模具的强韧性 可以采用高温淬火加高温回火工艺 即1140 1150 淬火 650 680 回火 适用于承受动载荷较小的模具 对于在动载荷下工作的小模具或大型模具 可选用1050 1l00 常规淬火工艺 油淬硬度为50 54HRC 550 650 回火两次 每次2h 回火后硬度为40 50HRC 返回 三 高耐磨性热作模具钢的热处理及应用1 高耐磨性热作模具钢的热处理常用钢号8Cr3 3Cr3Mo3W2V 5Cr4W5Mo2V8Cr3钢退火 加热温度780 800 退火硬度 255HBS 淬火及回火 淬火温度820 840 油冷到150 200 出油 立即回火 回火温度480 520 硬度40 45HRC 3Cr3Mo3W2V HM1 球化退火加热温度870 880 等温温度730 740 炉冷至500 出炉 淬火加热温度1060 1130 油冷 回火温度620 650 保温2h 回火2次 经上述工艺处理后 模具硬度46 51HRC 盐浴炉处理的凹模寿命达到2860次 真空热处理后达4400次 5Cr4W5Mo2V RM 2 钢退火 加热温度870 等温温度730 炉冷到500 以下出炉空冷 淬火及回火 1130 淬火并于不同温度后的硬度见表4 8所示 当550 回火出现二次硬化峰值 700 回火时仍保持40 5HRC的硬度 淬火温度超过1150 时晶粒会明显增大 超过1200 时显著增大 2 高耐磨性热作模具钢的应用8Cr3主要用于工作温度不太高 但要求高耐磨性的热切边 平锻等模具 目前 这种钢已逐渐为其它高合金钢所代替 3Cr3Mo3W2V HM1 钢具有较高的热强性 热疲劳性能和良好的耐磨性 淬火范围较宽 同时具有良好的抗回火稳定性和加工性 适于制造镦模 压力机锻造等热作模具 5Cr4W5Mo2V RM2 钢具有较高的热硬性 高温硬度和较高的耐磨性 适于制造小型精锻模 平锻模 热冲模和热挤压模具 热切边模 辊锻模等 使用寿命高 第三节塑料模具钢的热处理 一 非合金塑料模具钢的热处理及应用对于要求不高的小型的热塑性塑料模具 常用45 50等要改善钢材的切削加工性能 需要进行退火处理对形状比较简单的 小型的热固性塑料模具采用T7 T8 T10 T12等碳素工具钢制造 球化退火处理 二 渗碳型塑料模具钢的热处理及应用1 渗碳型塑料模具钢的热处理渗碳型塑料模具钢的含碳量一般都在0 1 0 25 范围内常用渗碳型塑料模具钢的热处理过程 1 锻压后退火 2 正火用以改善切削加工性 3 渗碳提高表面层含碳量 4 淬火提高模具硬度和耐磨性 5 低温回火消除淬火应力 稳定组织和尺寸 2 渗碳型塑料模具钢的应用20Cr钢多用于制造中 小型塑料模具 12CrNi3A钢主要用于冷挤压成型的形状复杂的浅型腔塑料模具 也可用来制造大 中型切削加工成型的塑料模具 三 预硬型塑料模具钢的热处理及应用1 预硬型塑料模具钢的热处理3Cr2Mo P20 退火 850 加热 保温2 4h 等温温度720 保温4 6h 炉冷至500 出炉空冷 淬火温度 860 870 加热油淬 540 580 回火 预硬态硬度为30 35HRC 化学热处理 P20钢具有较好的淬透性及一定的韧度 可以进行渗碳 渗碳淬火后表面硬度可达65HRC 具有较高的热硬度及耐磨性 预硬型塑料模具钢的应用常用于制造大 中型和精密的塑料模具 如制造电视机 大型收录机的外壳及洗衣机面板盖等 四 时效硬化型塑料模具钢的热处理及应用1 时效硬化塑料模具钢的热处理时效硬化塑料模具钢在固溶硬化后变软 一般28 34HRC 可进行切削加工 待冷加工成型后进行时效处理 可获得很高的综合力学性能时效硬化型塑料模具钢的热处理工艺基本分为两个步骤 首先进行固溶处理第二步进行时效处理 25CrNi3MoA 1 用作一般精密塑料模具淬火加热温度880 空冷或水冷淬火 淬火硬度48 50HRC 再经680 4 6h高温回火 空冷或水冷 回火硬度22 23HRC 经机加工成形 再经时效处理 时效温度520 540 保温6 8h 空冷 时效硬度39 42HRC 再经研磨 抛光或光刻花纹后装配使用 2 用于高精度塑料模具淬火加热温度880 再680 高温回火 其余工艺同上 但在高温回火后对模具进行粗加工和半精加工 再经650 保温1h 消除加工后的残留内应力 然后再进行精加工 2 时效硬化塑料模具钢的应用25CrNi3MoA多用于制造复杂 高精度的塑料模具 五 耐蚀性塑料模具钢的热处理及应用1 耐蚀性塑料模具钢的热处理耐腐蚀型塑料模具钢分高碳高铬型耐蚀钢 9Cr18 中碳高铬型耐蚀钢 4Cr13 低碳铬镍型耐蚀钢 1Cr7Ni2 常用的预先热处理为球化退火最终热处理工艺为淬火加低温回火高碳高铬型耐蚀钢具有较好的淬透性 淬火冷却一般采用油冷 亦可用空冷或在100 150 的热油中冷却 2 耐蚀性塑料模具钢的应用9Cr18钢多适用于制造承受高耐磨 高负荷及在腐蚀介质作用下的塑料模具4Cr13钢多用于制造要求具有一定耐蚀性能的塑料模具 1Cr7Ni2钢多用于制造耐蚀性要求高的塑料模具 六 淬硬型塑料模具钢的热处理及应用1 淬