热作模具钢的选材及热处理工艺PPT课件

.1，热加工模具钢材料选择及表面热处理技术，2，1，什么是热模热模模具？热模工作条件的主要特点是接触热态金属，这是与冷模工作条件的主要区别。热加工模具钢的碳含量一般为0.3% 0.6%，强度、硬度和韧性都很好。添加镍、钨、钼、铬、钒等合金元素，可以提高钢的淬透性和高温特性。热加工模具钢可根据合金元素含量分为锻造模具用热加工模具钢、钨钼系热加工模具钢等。3，表1常用热加工模具钢号和化学成分，4，2，热工作条件和性能要求，1，工作条件热模具工作条件主要是以下三个方面：(1)型腔表面金属热：根据热锻模具，腔的表面金属具有不同的热温度，但最低的温度为数百摄氏度。热挤压模具和压铸模模腔表面温度较高。(2)空腔表面金属引起热疲劳。热模具的工作特性是间歇性的。每次成型热金属时，用冷却介质冷却型腔的表面。因此，热模具在重复热和冷却的同时，会导致母模仁表面金属重复的热膨胀和冷收缩。也就是说，可以反复承受拉伸压缩应力。结果中空表面出现裂纹，称为热疲劳现象。(3)负载作用。锤锻模强冲击载荷和工作应力；热挤压模具和压铸模具在高压下服务。5，2。性能(1)硬度和红色硬(2)耐磨性(3)强度和韧性(4)热疲劳特性在模具工作中，除了循环载荷作用外，还可以承受高温和循环淬火的热变化。热交变应力会对热模具材料造成疲劳损伤，从而导致模具热裂纹。一般影响钢热疲劳性能的因素是：钢的导热系数钢的临界点。6，3，工艺性能(1)可加工热可加工模具材料的可加工性主要包括冷加工中的切削性能和热加工中的锻造操作特性。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。(2)淬火硬化模具根据工作条件侧重于两个性能要求。小型模具体积小，容易淬火，只要求高硬度，倾向于高淬火。对于尺寸较大的模具，如果剖面未淬火，回火后未淬火部分的屈服点和韧性将显着降低，影响模具工作寿命，因此淬火性更为重要。(3)热处理变形热模具在热处理时，特别是淬火时，体积、形状发生变化，为了保证模具质量，需要模具钢热处理变形小、类似方向和稳定的组织。主要取决于热处理工艺及钢材的冶金质量。(4)脱碳敏感热模具在不受保护的气氛下加热会发生表面氧化、脱碳现象，从而降低硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命。因此，模具钢的氧化，脱碳敏感性好。对于一些具有氧化、脱碳敏感度高的热加工模具钢，可以使用真空热处理、控制大气热处理等特殊热处理。7，3，热加工模具钢的材料选择，为了满足性能要求，热加工模具钢采用合金钢，化学成分方面碳含量低，一般在0.30 0.55%的范围内，热疲劳和导热性好，热处理后机械特性好。Cr、w、Mo、v等四个元素与碳结合形成特殊碳化物。这些特殊碳化物对热加工模具钢的抗回火能力、回火后的硬度和热稳定性有很大影响。因此，热加工模具钢中必须包含Cr、w、Mo、v等元素。w可以提高钢的热坚固性，而w的量太多会提高热疲劳敏感度，Mo可以提高钢的热坚固性。Mo含量也降低了钢的热疲劳阻力，但在获得相同热刚度的条件下(例如Mo对w)，热疲劳能力更高。带有Mo的H11(而不是3Cr2W8V)的H13(4Cr5MoV1Si)现在用于国内普通冲模。但是，如果在高温下考虑模具的热强度和防变形功能，则3Cr2W8V优于H13或H11。在某些高温下工作的锻造和精密模具仍使用3Cr2W8V。8，1，锻造模具钢选择，(1)，锤锻模：冲击载荷，韧性要求。首选中、小型锤锻模：首选5CrMnMo大型锤锻模：5CrNiMo超大型锤锻造模：5Cr2NiMoVSi(2)，压力机锻模：冲击负载小，需要热刚度。首选压力机锻模：4c r5 mosiv 1，9，2，热挤压模具钢的选择，热挤压模具运行时加载速度慢是特点，空腔加热温度高，一般可达到500 800 。这种钢的使用性能要求必须以耐磨性、高回火稳定性和热疲劳特性为主。竞争金挤压：4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1钢等韧性好的热加工模具钢的选择。钢、铜和铜合金挤压：除4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1钢外，还可以选择高温强度高的热加工模具钢，如3Cr2W8V钢。5Cr4W5Mo2V钢是具有高红色、高温强度和高耐磨性的新型热加工模具钢，可以进行一般热处理或化学热处理，并通过制作一些热挤压模具而不是3Cr2W8V钢来提供高寿命。10，表2热挤压模具钢的选择，11，3、压铸模具钢的选择，压铸模具在服务条件下能够持续承受高速、高压喷射、金属侵蚀腐蚀和加热效果，整体上压铸模具钢的性能要求与热挤压模具钢的性能要求相似。也就是说，需要耐磨性、高回火稳定性和热疲劳性。因此，常用钢通常与热挤压成形用钢相同。Zn合金压铸模具：4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi钢等；Al和Mg合金压铸模：4Cr5MoSiV1、3Cr3Mo3W2V钢等；Cu合金压铸模：3Cr3Mo3W2V、3Cr2W8V钢。3Cr3Mo3W2V钢具有高热强度、热疲劳特性、良好的耐磨性和回火稳定性等特点。3Cr3Mo3W2V钢的韧性和疲劳电阻优于3Cr2W8V钢，寿命比3Cr2W8V钢高。12，4，热加工模具钢的热处理，热处理是热加工模具制造中不可缺少的重要工序。热处理的目的是通过加热和冷却方法改变钢的组织，提高硬度、韧性等机械特性。热模使用条件对性能要求的重点不同。例如，锤锻对韧性要求高，而热挤压模具则基于耐磨性、高回火稳定性、热疲劳特性。为此，不同的热模具需要不同的热处理工艺以获得所需的性能。热处理对热模具的质量和使用寿命都有重要影响。13，1，锤锻模热处理退火工艺淬火工艺回火工艺，锤锻模普通热处理工艺，14，1)白点退火3)高温回火，淬火工艺：4Cr5MoSiV1钢奥氏体等温转变曲线如图7-3所示，4Cr5MoSiV1钢高温奥氏体化后冷却速度慢则在450 以上析出。因此冷却时，首先要将碳化物析出，迅速冷却到450 ，以免影响性能。4Cr5MoSiV1钢淬火后细针马氏体不溶性碳化物残留奥氏体构成的4Cr5MoSiV1钢的奥氏体等温转变曲线。15，回火工艺(1)要消除淬火应力，提高韧性，应立即进行高温回火。(2)回火后油冷却，避免回火脆性。油不能用室温冷却，以免裂开。(3)回火绝缘时间系数为3min/mm，回火绝缘时间为2h以上。(4)小型模具回火温度低，大型模具回火温度高。(5)回火后组织：回火索氏回火托特，表3不同尺寸模具回火温度和回火后硬度。16、表4锤锻模具钢退火工艺，17，2，铬热加工模具钢热处理，铬热加工模具钢普通热处理工艺，18，退火工艺，表5三种铬热制造模具钢退火工艺，19，淬火工艺预热：550和850时预热. 5分/mm的时间系数，以减少变形。预热到550 时加热速度要慢，预热到850 时加热速度要快。加热：隔热时间系数为0.5到1min/mm。要减少氧化脱碳，最好用可调式大气，盐浴或真空炉加热。冷却：也可以采用液体冷却、空冷、350 500c等级冷却。空冷或分级冷却必须防止碳化物析出，模具中心出现贝氏体。20、回火工艺(1)为550 650 高温回火，回火温度按硬度要求表6。铬热加工模具钢在500 回火时，作为二次硬化现象，回火硬度最高，但回火韧性最低，应避免在500 附近回火。(2)回火绝缘时间系数为3min/mm，不能小于