冲压模冲头件常用材料及热处理工艺.docx

冲压模冲头件常用材料及其热处理工艺模具的寿命除了取决于模具结构设计及使用与维护情况外，最根本的问题是制模材料的基本性能是否和模具加工要求与作用条件相适应。因此，根据模具的结构和使用情况，合理选用制模材料是模具设计人员的重要工作之一。目前，冲压模、塑料模、压铸模、锻模、粉末冶金模等制模材料仍以钢为主。一般来说，制造模具所采用的钢材应具备下列基本性能：加工性能良好，热处理后变形小；抛光性好，不应含有粗糙的杂质和气孔；耐磨性好，使得模具的表面硬度高，寿命长；较好的淬透性，能经受较大的注射压力和锁模压力；耐腐蚀性好；需要进行表面装饰加工的，要求金属模具有良好的装饰纹加工性能。以上各性能之间是有一定矛盾的，实际生产中，应根据模具的用途、性能要求、生产零件的性质等进行综合考虑，合理选择制模材料。一、 常用磨具钢材品种碳素钢碳素钢分碳素结构钢和碳素工具钢，两者都可以用作模具材料。碳素结构钢：碳素结构钢分为正常含锰钢和较高含锰钢。模具制造中常用的正常的含锰钢有：15、20、40、45、50等牌号钢；常用较高含锰钢有：15Mn、20Mn、40Mn、45Mn等。表1.碳素结构钢的力学性能钢号sssbdyak硬度（HBS）/Pa/Pa/%/%/（Jcm-2）热轧钢退火钢普通含锰量钢152253752755143202454102555156403355701945602171874535560016405022919750375630144040241207较高含锰量钢15Mn245410265516320Mn275450245019740Mn35559017456022920745Mn37562015405024121750Mn390645134040255217碳素工具钢：碳素工具钢分为优质钢和高级优质钢。两者的差别在于前者含S、P高（S0.03%，P0.035%），后者含S、P低（S0.02%，P0.03%）。S、P含量高会影响钢的性能，使之变脆。模具制造中常用的优质钢有T7、T8、T9、T10、T12等牌号；常用的高级优质钢有T7A、T8A、T10A、T12A等牌号。表2.碳素工具钢的性能钢号退火后淬火后硬度（HBS）不大于压痕直径/mm不小于淬火温度/C及冷却剂硬度（HRC）不小于T7A1874.40800820水62T8A1874.40800820水62T9A1924.35800820水62T10A1974.30800820水62T12A2074.20800820水62合金钢：合金钢也有合金结构钢和合金工具钢之分。合金工具钢：合金工具钢的种类很多，常用的有鉻锰钼钢（5CrMnMo）、鉻镍钼钢（5CrNiMo）、鉻钨钒钢（3Cr2W8V）、鉻钨锰钢（CrWMn，9CrWMn）、鉻钼钒钢（Cr12MoV）等，其中5CrMnMo和5CrNiMo钢热处理后变形较小，耐磨性和耐热性也较好，因此适应于制造各种复杂的模具；CrWMn和3Cr2W8V可以用来制造复杂的镶嵌件、测滑动成型芯、螺纹型环和螺纹型芯等。表3.合金工具钢的性 钢号交 货 状 态淬 火 后硬度 （HBS）压痕直径 /mm淬火温度/C及冷却剂硬度（）5CrMnMo2411973.94.3820850油503Cr2W8V2552073.84.210751125油46CrWMn2552073.84.2800830油629CrWMn2411973.94.3800830油62Cr12MoV2552073.84.29501000油585CrNiMo2411973.94.3830860油47合金结构钢：常用来制造模具的合金结构钢有鉻钢（40Cr）、鉻锰钛钢（20CrMnTi）、鉻钼钢（12CrMo）、鉻钼铝钢（38CrMoAlA）等。其中12CrMo和38CrMoAlA应用较多，可制造凸模和凹模等主要零件。12CrMo经常用来制造冷挤压冲头。表4.合金结构钢的力学性能钢号热处理热处理后的力学性能硬度（HBS）退火或回火状态淬火回火sb/MPass/MPad/%y/%ak/（Jcm-2）温度/C冷却剂温度/C冷却剂一次淬火二次淬火不小于不大于40Cr850-油520水或油9807859456020720CrMnTi880870油200水或空108083510457021712CrMo900-空气650空气410265246013717920CrMnMo850-油200水或空117588510457021740CrMnMo850-油600水或油98078510458021738CrMnAlA940-水或油640水或油980835145090229二、 模具零件的热处理模具零件的热处理工序有正火、退火、调质、淬火、回火、渗碳及氮化等。详细说明见下表。表5.模具零件常用热处理说明热处理名称定义目的应用正火把钢加热到临界温度Ac3以上，保温后空冷的操作消除应力、细化晶粒、改善组织、调整应力、便于切削加工作为预先热处理，或用来消除网状渗碳体，为球化退火作组织准备退火完全退火把钢加热到临界温度Ac3以上，保温后缓慢冷却的操作消除应力、降低硬度、改善切削性能用于模具锻件、铸钢件或冷压件的热处理球化退火把刚加热到Ac1以上稍高的温度保温后再冷至稍低于Ar1的温度保温，然后空冷的操作消除片状渗碳体，使其变成球状渗碳体，改善切削性能用于碳素工具钢及合金工具钢模具调质淬火后高温回火的操作既有较高的强度，又有较高的韧性作为模具零件淬火及氮化前的中间热处理淬火将钢加热到相变温度以上，保温后快速冷却，获得马氏体、贝氏体的操作提高零件的硬度及耐磨性用于模具零件的最终热处理回火将淬火零件加热至Ac1以下某一温度，保温后冷却的操作消除淬火应力，调整硬度模具淬火后都必须回火渗碳将钢件放在含碳的介质中，加热至奥氏体化温度，将碳渗入钢件表面的操作提高零件表面的含碳量，使表面获得很高的硬度和耐磨性，而心部具有良好的韧性在模具制造中用于导柱、导套的热处理氮化将钢件放在含氮的气氛中，加热至500600度，使氮渗入钢件表面的操作提高零件的耐磨性和耐腐蚀性用于工作负荷不大，但耐磨性要求较高及要求耐蚀的模具三.冲压模冲头件常用材料及其热处理工艺冲压模一般由以下基本构件组成：模柄、上模座、泄料板、冲头、下模座、下模、导柱、导套。作为冲孔时，和物料直接作用的构件，冲头件必须具备高强度、高耐磨性、高硬度、高韧性、良好的工艺性等。在具体选择冲头件材料时，还必须有经济观点。因为模具材料愈高级，其成本愈昂贵。一般在中小批量生产中，