常用模具材料及热处理PPT课件

.第1、2章一般使用模具材料和热处理，第1章一般使用模具材料2模具热处理3模具表面强化处理，2，1通常使用模具材料，模具材料主要是符合特定要求的钢。还有其他种类的材料。钢：碳钢(普通碳结构用钢、高质量碳结构用钢、碳工具钢)合金钢(合金结构用钢、合金工具钢、不锈钢)、3，等级，普通碳结构钢的等级以屈服强度(即“q”)表示。与Q235相同(与上一级别A3相对应)。高质量碳素结构钢的等级以平均碳含量万分之一的比率表示，例如20钢、45钢、40钢等。碳工具钢的等级以平均碳含量的千分比表示，例如T8，T10(A)。4，合金钢的编号原理，“数字合金元素符号数字”。最前面的数字表示平均碳含量，即结构钢的万分之比，两位数。工具钢千分率，数字。碳含量高时不会出现。合金元素符号后面的数字表示平均100%的含量，低于1.5%就可以不显示。合金元素含量1.5%-2.5%表示为“2”，2.5%-3.5%表示为“3”等。5，I .可用于制造模具的多种模具材料，包括多种碳工具钢、合金钢、硬质合金、铸铁、有色金属和合金、非金属材料等。碳合金工具钢碳含量：0.7%-1.4%主要等级：T7(A)，T8(A)，T10(A)，T12(A)。特点：价格低廉，切削性能好。淬火后硬度高，耐磨性低，淬火，淬火，大变形裂纹倾向，低回火稳定性，低红色硬(250C)适用范围：小尺寸，简单形状，小载荷，冷模具。6，合金工具钢，低合金工具钢：CrWMn，9Mn2V，5CrNiMo，9SiCr，GCr15，5CrMnMO合金含量：共1%-3%特性：淬透性和硬化性耐磨性好，红色坚硬。回火稳定性好，热处理变形小。CrWMn钢： (中小型及中小型冷却模具)钨的碳化物硬度很高，钨精细制作模具，提高韧性。淬火后残留的奥氏体较多，变形较小。7，9Mn2V钢： (冲裁模，弯曲模)，添加钒(v)可以极大地细化模具并提高韧性。锰含量一般由2%控制。9SiCr钢： (搓纸轮模具)250C回火时有回火脆性。高淬火和优秀回火稳定性。淬透性优于9Mn2V。8，GCr15钢：具有高淬透性和耐磨性的常用轴承钢。添加铬有助于提高淬透性，精制碳化物，均匀分布。5CrMnMO钢： (折弯热模，修剪模)5CrNiMo碳低合金钢，典型热加工模具钢。强度高，韧性好。淬透性好，回火性好，导热性和热疲劳性好，耐磨性好。9，高合金工具钢：Cr12钢：Cr12和Cr12MoV高碳高合金钢，工具钢，拉什钢淬透性高，淬火硬度极高，热变形少。Cr12钢的碳含量比Cr12MoV高，碳化物多，但分布不均匀性严重。Cr12钢的强度和韧性低于Cr12MoV。10，D2钢是最近用来取代Cr12MoV钢的新钢。D2钢中碳化物的数量会更细微地增加颗粒。11，3Cr2W8V钢和H13钢(4Cr5MoV1Si)，H11钢(4Cr5MoVSi)钨低碳高合金钢。除了略低于H13钢3Cr2W8V钢的强度外，其他机械性质均优于3Cr2W8V钢，是替代钢。良好的硝化性能。热膨胀系数小，耐磨性好，红色硬，导热性好。热处理变形小，但高温韧性差。12，3Cr3MoW2V钢：代号HM1适合在急冷热条件下工作。5Cr4W5Mo2V钢：弦RM24Cr3Mo3W4VNb钢：弦GR高温性能，热加工模具钢。13，8Cr2MnWMoVS钢：适用于精密塑料模具。空冷微变形，便于切割。调质状态硬度HRC40-50。调质后，切割可以直接应用，无需热处理变形。7CrSiMnMoV钢：高强度和韧性，良好的焊接性能。适用于制造结构造型复杂的模具零件。14，高速钢、钨高速钢(W18Cr4V)钼高速钢(W6Mo5Cr4V2钢)在高温(600C)下保持了高强度、高硬度、耐磨性和良好的韧性。钢的碳含量为0.7-0.9%，合金元素含量超过15%。高淬透性，空冷硬化。15，高铁含有大量厚碳化物，分布不均匀，不能用热处理方法去除。必须重复交叉设置，以便大碳化物破碎均匀地分布。需要多次回火，才能将大量残余奥氏体转变为马氏体分散碳化物的析出。(约300C是回火脆性区域)、16，硬质合金和钢结硬质合金，硬质合金以阻燃金属碳化物(WC、TiC等)为炭相，以铁族金属(Co或Ni)为结合相，以粉末冶金法制造的多相复合材料。钨钴(YG):主要用于强度、韧性和模具制造。钨、钴、钛：高红色和抗氧化剂。通用硬质合金(YW):高强度，高硬度。(成分，特征可见的P244表4-2)，17，以钢结硬质合金、合金钢为基础，以金属碳化物(TiCiWC)为炭相，粉末冶金法制造的新模具材料。具有一定强度和硬度的合金钢基体上分布着许多微小的硬质颗粒。特征：.具有钢的可锻性、可加工性、热处理等特性，热处理变形极小。.淬火后硬质合金的硬度和刚度。18，两大类别：。碳化钛(TiC)硬伤；.碳化钨(WC)是硬质相。铬钼钢、不锈钢、高速钢等多种特性取决于基体。(性能和一般化学成分见P245表A-3和表a-4)，19、ii。模具钢的选择、模具钢的选择和锻造或热处理是模具制造技术的核心之一。对提高模具质量和延长模具寿命有很大影响。选择模具材料时，必须综合考虑模具的工作条件、性能要求、形状和尺寸、结构特征等。如果对模具材料的性能要求有矛盾，则必须做出适当的取舍选择，并均衡解决。20，1。模具材料的一般要求，包括机械特性、高温特性、表面特性、工艺特性、经济性等。机械性能：硬度、强度、韧性高温性能：高温强度、抗氧化性、耐热性疲劳、回火稳定性、热膨胀系数小表面性能：耐磨性、耐蚀工艺性能：可加工性、可加工性，21，不同的模具工作条件对材料性能要求不同。例如，冷冲压模具：高强度，高硬度。冷挤压模具：高强度(压缩、断裂、疲劳强度)、高韧性、高硬度。热锻模具：高温强度、硬度、耐蚀性、高温回火稳定性、高温防氧化、热疲劳、热膨胀系数小、导热性高。22，塑料模具：强度高，硬度高，耐腐蚀性高，电气加工性好，磨削性好，导热系数高，可焊性好，可加工性好。橡胶模具：耐腐蚀性、耐热性、可抛光性、一定强度和硬度。陶瓷模具：高硬度、耐热性、可抛光性、一定强度和韧性。玻璃模具：耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、导热性、恒强度和韧性。23，表A-6常用模具钢的性能特性和用途，24，表A-6常用模具钢的性能特性和用途(续)，25，表A-6中常用模具钢的性能特性和用途(续)，26，2。模具材料的一般选取原则，模具材料，主要是模具零件和制程零件的材料选取，通常在某些方面具有更高或更高的效能。此领域的材料选择对模具质量、寿命、加工制造和成本有很大影响。27，一般原则：满足性能要求。主要考虑工作条件、模具结构、产品形式和尺寸、生产批量等方面的综合考虑。复杂形状，高精度-小变形，良好的导热系数，小膨胀系数-高强度摩擦，磨损-高硬度冲击载荷-高韧性表面光泽-可抛光，28，制造工艺性能好。制作容易，修改容易，修改方便。一般需要良好的可加工性，热处理特性。尺寸，复杂形状-包含小结构的小淬火变形倾向-电气加工性高的精度-热处理变形小，磨削产品生产条件复杂-可磨削、可焊接。29，经济性(制造成本):最大限度地考虑价格便宜，资源丰富，供应方便。30，4。塑料模具材料的选择，在我国，塑料模具钢还没有形成特殊的钢系列，一般使用普通工具钢。T10A、CrWMn、Cr12MoV钢等。这种钢可加工性差，难以制造中空的复杂塑料模具，如果发生热处理变形分散，则难以修复。以适应塑料模具开发的需要。经常参考国外塑料模具钢材，结合我国的具体条件进行选择。31、塑料模具钢的选择原则足够的强度和硬度；良好的可加工性；良好的抛光；良好的电气加工性；耐腐蚀性好；良好的淬透性；良好的照片腐蚀可加工性；焊接性能好；热处理变形小，热膨胀系数小。表面热处理性能好。32，例如，选择简单形状-45，40Cr，T10A，低熔点合金，锌基合金。复杂形状-可以选择9Mn2V、GCr15、CrWMn、Cr12MoV、H11(H13)锌基合金、铍铜合金等。高精度、长寿命、低表面粗糙度-选择进口钢材： P6、P20、PPT； HPM1，YAG； s136 (h)，33，2模具热处理，热处理的目的：有目的地改变钢的内部组织结构，使其机械性能、机械性能、加工特性等符合特定要求。热处理的第三阶段：加热：以一定的加热速度使工件达到一定的温度。绝热：使工件内外温度均匀。冷却：工件放置在适当的冷却液中，以一定的冷却速度下降到特定温度。34，一般工艺方法：退火，正火，淬火，回火，退火：将工件加热到临界点以上的特定温度，加热一段时间，然后在高炉中非常缓慢地冷却；作用：可以得到稳定的结构，消除锻造应力和加工硬化，进行最终热处理的组织准备(均匀组织)。退火=完全退火(再结晶退火)，球形退火，扩散退火，应力消除退火，低温退火，35，正火：Ac3或Accm以上加热到30-50C后在空气中冷却。作用：消除冷作业、锻造或淬火时产生的内部应力。对于c小于0.45%的碳钢，可以用正火代替退火。36，退火，正火过程的温度区域：37，淬火：加热到淬火温度以上的一定温度，加热一段时间后，将工件放入冷却介质(水，油，盐液)，以很快的速度冷却，得到马氏体组织。冷却速度大于临界速度。淬火：组织应力和热应力淬火或变形体积增加，以及对各方的不均匀淬火效果：硬度、耐磨性、其他机械性能增加。38，回火：A1以下的温度，加热一段时间后冷却。作用：消除淬火应力，更改淬火组织，相应地提高强度和韧性。渗碳体(Fe3C)，碳溶于铁，形成固溶体(以a表示)，碳溶于铁，形成铁氧体，39，3模具表面强化处理，物理表面处理：高频淬火，火焰淬火，激光热处理，加工硬化化学表面处理：渗碳，氮化，低温渗碳，渗硫，金属渗透，碳化物盐浴涂层表面处理：电镀，化学气相沉积，真空涂层，真空涂层、40，2。模具表面强化处理工艺特性及应用，(a)模具氮化1。氮化处理特性模具氮化后性能特性表面硬化程度高的疲劳强度明显提高模具耐蚀性氮化处理温度低，模具氮化后变形很小减少模具表面粗糙度，提高防止咬合的能力，41，2。模具的渗氮方法有气体渗氮、气体低温渗氮碳共渗和离子氮化。气体氮化基本原理气体氮化与渗碳类似，由3个基本过程组成：活性原子的生成，活性原子在零件表面的吸收，活性原子从模具表面向内部扩散。工艺参数氮化的主要工艺参数是氮化温度、氮化时间和氨分解率。42、煤气低温氮碳共渗，常用方法：a .尿素气体低温渗碳b .有机液体注入气体低温渗碳c .氨加热气体低温碳氮共渗气体低温碳共渗工艺渗碳前对模具进行除油、除锈、洗涤、防渗表面保护等预处理操作。离子氮化，43，(2)模具渗硼，渗铬，1。渗硼方法为固体渗硼、气体渗硼、盐浴渗硼。国内常用盐浴渗硼和固体渗硼。渗硼前后的热处理：要防止不均匀、渗透后变形和清洁模具表面，必须在模具渗硼前完成并消除应力处理。模具芯要求不高的情况下，渗硼后空冷，要求足够的内部强度，渗硼后淬火回火。44，2。铬渗透，铬渗透方法很多，分为固体、液体和气体铬渗透，一般有粉末铬渗透和真空密封铬渗透。模具铬渗透应用：铬渗透对热状态下工作或能承受强烈磨损的模具有重要效果，适用于锤锻、模、塑料、拉丝模等高低温模具。45，(3)盐浴涂层，(4)模具表面涂层处理1。气相沉积钛碳化是根据化学沉积原理进行表面涂层的方法，称为化学气相沉积法，称为CVD。该工艺适用于各种拉丝模、冷挤压模具、冲裁模的冲压和模具、粉末冶金模具和陶瓷模具等。Cr12钢拉丝模具经纬气相沉积TiC后寿命提高8-30倍。46，(5)为了比单热处理更好的未来，合理组合现有热处理方法的复合热处理方法。47，一般组合的原则：首先给工件一定性能，或为特定性能奠定基础。后续处理往往补充、改善预处理效果，或提供新的性能。后处理的温度在前期处理中获得的组织及性能至少不要改变心脏部位组织及性能。后期处理不能引起过多的变形和裂纹，不能降低渗透层的表面质量