工程材料课件 第九章模具

1、工具钢工具钢 结构钢结构钢 不锈钢不锈钢 使用性能：使用性能： 以以强韧性强韧性为主为主 工艺性能：工艺性能： 以以可焊性、淬透性可焊性、淬透性为主为主 常用钢种：常用钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢 工程用钢：工程用钢：建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆 渗碳钢渗碳钢 调质钢调质钢 弹簧钢弹簧钢 滚动轴承钢滚动轴承钢 耐磨钢耐磨钢 机器用钢机器用钢 结构钢结构钢 ( (普通普通) )碳素结构钢碳素结构钢 l牌号牌号： Q195Q195 Q215Q215 Q235Q235 Q255Q255 Q275Q275 A A、B B A A、B

2、 B、C C、D D A A、B B l成分特点：成分特点：低C，高S、P，高非金属夹杂 l性能特点：性能特点：冶炼容易 、冶金质量差、机械性能低 可焊性好、塑性好、工艺性好可焊性好、塑性好、工艺性好 l使用状态：使用状态：热轧空冷热轧空冷 S SF F l用途：用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等） Wc 低时可用作焊接、铆接件等； 普通机械零件（少） 重要零件用Q235C、Q235D ( (普通普通) )碳素结构钢碳素结构钢 l牌号：牌号： 0808、1010、1515、2020、 、7575、8080、8585（F F） l成分特点：成分特点： Wc：0.08% 0.85%C， S、P

3、0.04% l性能特点：性能特点：冶金质量较好、塑性韧性高、淬透性及回火稳定性差。 l使用状态：使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等）。 l用途：用途：比较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 低合金结构钢低合金结构钢 l牌号：牌号： 或：或： 16Mn16Mn、09MnV09MnV、 09 09MnNbMnNb、 15MnTi 15MnTi、 14 14MnVTiReMnVTiRe l成分特点：成分特点： Q295Q295 Q345Q345 Q390Q390 Q420Q420 Q460Q460 A A、B B A AE E A AE E A

4、AE E C C、D D、E E 低合金(WMe 3% ) 低C(Wc 0.2% ) 保证钢的韧性、焊接性和冷成形性能 Mn、V、Ti、Nb、Cu、P、Si、Re 提高 F 的强度(Mn(Mn、Si)Si) 细化晶粒(V(V、TiTi、Nb)Nb) 提高s、b、ak 增加P，并使之细化(Mn)(Mn) 弥散强化(V(V、TiTi、Nb)Nb) 提高耐蚀性(Cu(Cu、P)P) 脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能(Re)(Re) l性能特点：性能特点： ( s s) )高、高、 s s/ / b b高高 减重20%30% 具有良好的塑性和足够的韧性 具有较高的冷加工成形性 具有良好的可焊

5、性、耐蚀性 低的韧脆转变温度 低合金结构钢低合金结构钢 l使用状态：使用状态：热轧或正火，S SF F l用途：用途：强度较高的工程结构件 调质钢调质钢 l性能特点：性能特点：调质处理后具有 S S回 回, 综合性能 加工性能 l成分特点成分特点： 中碳 （0.25%0.50%） 低合金（3.5 % ） 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni 细化晶粒: Ti、V 防止第二类回火脆性: W、Mo 经调质处理使用的钢种经调质处理使用的钢种 l加工工艺路线：加工工艺路线： 下料下料 锻造锻造 预备热处理预备热处理 粗加工粗加工 调质调质 精加工精加工 表面强

6、化表面强化 装配装配 l组织：组织：主体：S回 表层：M回 回火索氏体回火索氏体 调质钢调质钢 退火或正火退火或正火 淬火淬火+高温回火高温回火 表面淬火表面淬火+低温回火低温回火 螺杆 破碎机主轴破碎机主轴 柴油机连杆柴油机连杆 l分类及用途：分类及用途： 低淬透性(D D0 0油 油30 60mm 60mm, 40CrNiMo40CrNiMo、4040CrMnMoCrMnMo、38CrMoAlA) ) 大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮 汽轮机主轴汽轮机主轴 调质钢调质钢 弹簧钢弹簧钢 l成分特点成分特点 中高碳：碳素弹簧钢为0.60.9%C 合金弹簧钢为0.450.7%C 主加元素：Si

7、、Mn、Cr、V 低S、P及非金属夹杂：保证表面质量高 疲劳强度高 用于制造利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件用于制造利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件 l性能特点性能特点 ： 高的s，s/b；高的-1； 足够的韧性，耐震动、抗冲击 高的淬透性 提高屈强比、淬透性、回火稳定性、细化晶粒 l热处理特点：热处理特点： 热轧弹簧热轧弹簧( 10mm10mm大截面弹簧大截面弹簧) )： 热成型淬火+中温回火喷丸 冷轧弹簧冷轧弹簧( 10mm10mm弹簧）弹簧）： 淬火+中温回火冷成型去应力喷丸 弹簧钢弹簧钢 大型热卷弹簧 l弹簧的表面质量弹簧的表面质量 防止表面脱碳； 避免表面缺陷； 进行喷丸处理

8、，使表面产生压应力 l使用状态组织：使用状态组织：T T回 回 冷卷螺旋压缩弹簧 弹簧钢弹簧钢 65Mn、60Si2Mn：较大截面弹簧(汽车、拖拉机、机车板簧和螺旋弹簧) 50CrV：大截面、大载荷、耐热的弹簧 l用途用途 汽车板簧火车螺旋弹簧 l冷成形弹簧的生产过程冷成形弹簧的生产过程 高而均匀的硬度和耐磨性 高的b和接触疲劳强度 足够的韧性、淬透性和耐蚀性 高的纯净度 l工作条件工作条件 承受高接触应力(达30003500MPa) 周期性交变载荷(频率达数万次/分)和摩擦 滚动轴承钢滚动轴承钢 用于制造轴承套和滚动体的专用钢种用于制造轴承套和滚动体的专用钢种 向心向心 球轴承球轴承 滚针滚

9、针 轴承轴承 圆柱滚圆柱滚 子轴承子轴承 l性能要求性能要求 滚动轴承钢滚动轴承钢 l成分特点成分特点 : : 高碳：0.951.100.951.10%C 主加元素CrCr，提高淬透性、耐磨性和耐蚀性 辅加元素MnMn、SiSi，提高淬透性 l热处理特点：热处理特点： 球化退火球化退火 + + 淬火淬火 + + 低温回火低温回火 冷处理冷处理(-60 -80) ，时效时效（120140,1020h） 减少减少AA、稳定尺寸、去应力、稳定尺寸、去应力 l 组织：组织： 回火回火M M 细颗粒碳化物少量细颗粒碳化物少量AA l 应用：应用： GCr15GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥 G

10、Cr15SiMnGCr15SiMn：大型、特大型轴承 滚动轴承钢滚动轴承钢 轴承生产车间 l滚动轴承钢的热处理滚动轴承钢的热处理 渗碳钢渗碳钢 表面：表面：高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度 心部：心部：应有较高的韧性和塑性、足够的强度 在高的渗碳温度下奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性 l工作条件工作条件 承受冲击载荷及交变应力作用 表面受强烈磨损 用于制造渗碳零件的专用钢种用于制造渗碳零件的专用钢种 l性能要求性能要求 l成分特点成分特点 : : 低碳：00.25%C 加入提高淬透性元素Cr、Ni、Mn、B 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素Ti、V、W、Mo 渗碳钢渗碳钢

11、l分类及应用：分类及应用： 低淬透性合金渗碳钢低淬透性合金渗碳钢 15Cr、20Cr、20Mn2 用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴 中淬透性合金渗碳钢中淬透性合金渗碳钢 20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB 用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。 高淬透性合金渗碳钢高淬透性合金渗碳钢 18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A 用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 活塞销活塞销( 20Cr )( 20Cr ) 柴油机曲轴柴油机曲轴 变速箱齿轮变速箱齿轮 按用途分为

12、: 刃具钢 模具钢 量具钢 模具 刃具刃具 量具 u 刃具钢的基本要求刃具钢的基本要求 性能要求性能要求 高硬度(HRC60)(HRC60) 高的耐磨性 高的弯曲强度和足够的韧性 高的热稳定性（热硬性） 组织要求组织要求: 硬而细小的碳化物均匀分布在强而韧的钢基体中 冶金质量：冶金质量：优质或高级优质 u刃具钢包括：刃具钢包括：碳素工具钢、低合金工具钢和高速钢 用来制造各种切削刀具的钢种用来制造各种切削刀具的钢种 切削加 工 一、刃具钢一、刃具钢 锻造 球化退火 机加工 淬火 + 低温回火 正火+球化退火 碳素工具钢碳素工具钢 l牌号牌号 ： T7T7、 T8T8、T9T9 、 、T12T12

13、 T13T13 （A A） l成分特点：成分特点：高C (0.65%1.35%)、 低S、P l性能特点：性能特点：高H，工作温度低时有较好的耐磨性； 工艺性好，淬透性低，热硬性差 l工艺路线工艺路线 ： 消除锻造应力；消除锻造应力； 降低硬度，便于切削加工；降低硬度，便于切削加工； 使球化，为淬火做准备。使球化，为淬火做准备。 获得高硬度、高耐磨性获得高硬度、高耐磨性 最终组织 碳化物网组织 球化退火后组织 T12钢正常淬火组织 MM回 回 粒状粒状FeFe3 3C C + A + A l最终组织：最终组织： 尺寸小、形状简单、低速低温硬度高的工具 T7、T8 、T9、T10、T11、T12

14、、T13 韧性高 硬度高 T7、T8 ：冲头、凿子、锤子等承受冲击的工具 T9、T10、T11：钻头、刨刀、丝锥等低速切削工具及冷作模具 T12、T13 ：锉刀、手锯条、刮刀、量规、样套等耐磨工具及量具 碳素工具钢碳素工具钢 l应用：应用： （碳素工具钢（碳素工具钢 + + 合金元素）合金元素） 高高C C（ 0.9 1.5 %0.9 1.5 %）+ + 低合金低合金（5 %5 %） 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：提高耐回火性：Si、Cr 提高耐磨性、细化晶粒、提高耐磨性、细化晶粒、阻止钢过热阻止钢过热: W、V 低合金工具钢低合金工具钢

15、 l成分特点成分特点： l性能要求性能要求: : HRCHRC6060，使用温度使用温度200 300 200 300 ，有一定的强度和韧性有一定的强度和韧性 丝锥 板牙 扳手 低合金工具钢低合金工具钢 l热处理热处理: : 球化退火球化退火（+ + 机加工）机加工）+ + 淬火淬火（油冷）（油冷） + + 低温回火低温回火 l最终组织：最终组织： 回火回火M + M + 合金碳化物合金碳化物 + + 少量少量A A 各种薄刃刀具；截面较大、形状复杂、变形小的模具。各种薄刃刀具；截面较大、形状复杂、变形小的模具。 l应用：应用： 9 SiCr CrWMn 高速钢型材 提高硬度、耐磨性（W、V、

16、Cr、Mo） 提高淬透性（Cr） 提高回火稳定性（W、V） 细化晶粒（V） 高速钢高速钢制造高速切削刃具用钢制造高速切削刃具用钢 l典型钢种典型钢种 ： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 l成分特点：成分特点： 高高C C（wC = 0.65 1.65 %） 高合金高合金（ 10%） 高速钢高速钢 l 性能特点：性能特点： 高硬度和耐磨性 “锋钢” 高热硬性 “高速钢” 高淬透性 “风钢” 较高的强度、韧性 交叉反复锻交叉反复锻 严控始锻、终锻温度严控始锻、终锻温度 锻后缓冷锻后缓冷 1.1.锻造锻造 高速钢铸态组织高速钢铸态组织 高速钢高速钢 l加工及热处理特点：加工及热处理特点： 2.

17、2.球化退火球化退火 消除锻造应力消除锻造应力 均匀破碎后的碳化物均匀破碎后的碳化物 降低硬度，便于加工降低硬度，便于加工 为淬火、回火做准备为淬火、回火做准备 W18Cr4VW18Cr4V钢退火工艺钢退火工艺 退火组织（索氏体退火组织（索氏体+ +颗粒状碳化物）颗粒状碳化物） 高速钢高速钢 3.3. 机加工机加工 需预热需预热 淬火温度高淬火温度高 多种冷却方式多种冷却方式 4.4. 淬火淬火 高速钢高速钢 5.5. 回火：回火：需需560 560 多次回火多次回火 6.6. 磨削磨削 回火回火M+M+粒状碳化物粒状碳化物+ +少量少量A A M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A（少量）

18、（少量） 高速钢高速钢 l淬火后组织淬火后组织: M+M+碳化物碳化物+ +A A l使用状态下组织使用状态下组织: M+M+碳化物碳化物+ +A 孔钻 仿型铣刀 铣刀 齿轮滚刀 插齿刀圆锯片 l应用应用 高速切削刃具：高速切削刃具：车刀、钻头、铣刀等 高速钢高速钢 u模具钢的基本要求模具钢的基本要求 高的强度、硬度和耐磨性 足够的韧性 高的淬透性和淬硬性 良好的工艺性能 u模具钢分类：模具钢分类： 冷作模具钢 热作模具钢 塑料模具钢 用来制造模具的工具钢用来制造模具的工具钢二、模具钢二、模具钢 用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具 用于制造对高

19、温状态下的工件进行压力加工的模具用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具 使细粉或颗粒状塑料压制成形的模具用钢使细粉或颗粒状塑料压制成形的模具用钢 冷作模具钢冷作模具钢 常温下使金属或非金属变形的模具常温下使金属或非金属变形的模具 （冷冲、冷镦、冷挤压、拉丝模、搓丝板、冲裁用模具、粉末压制模具等（冷冲、冷镦、冷挤压、拉丝模、搓丝板、冲裁用模具、粉末压制模具等 冷镦冷镦模具模具 l工作温度：工作温度：T工作 工作 200 300 l受力特点：受力特点：压力、弯曲应力、冲击力、摩擦力压力、弯曲应力、冲击力、摩擦力 l失效形式：失效形式：磨损、崩刃、断裂、变形等磨损、崩刃、断裂、变形等 l性能要

20、求：性能要求： 高硬度（58HRC62HRC） 高耐磨性(特别是表面抗磨损能力) 高淬透性 足够的强度(包括抗拉、抗压和抗弯强度) 足够的韧性和疲劳抗力 热处理变形小 良好的工艺性能 汽车外板冷冲模 Cr12钢 冷作模具钢冷作模具钢 l成分特点：成分特点： 高C （wC 1.0 %） 加入Cr、Mo、W、V等合金元素 提高硬度、耐磨性 提高淬透性 提高回火稳定性 细化晶粒 l常用钢种：常用钢种： T10、9Mn2V、9SiCr、CrWMn小型、轻载模具 Cr12、Cr12MoV大型、复杂、重载、高精度、高耐磨模具 高速钢热硬性要求高的模具 l热处理特点热处理特点 : : 碳素工具钢 低合金工具

21、钢 球化退火（球化退火（+ + 机加工）机加工）+ + 淬火淬火 + + 低温回火低温回火 冷作模具钢冷作模具钢 l Cr12Cr12 型冷模具钢的热处理方案：型冷模具钢的热处理方案： 一次硬化法一次硬化法 工艺：工艺：低温淬火（9501000）+ 低温回火（150180） 性能：性能：高硬度（HRC6164），高耐磨性，韧性较好，淬火变形小 应用：应用：重载模具 二次硬化法二次硬化法 工艺：工艺：高温淬火（11001150）+ 510520多次回火（三次） 性能：性能：硬度60HRC62HRC，红硬性 和耐磨性都较高，韧性较差 应用：应用：受强烈磨损，工作温度在400450的模具 Cr12C

22、r12型钢热处理后组织：型钢热处理后组织：回火马氏体回火马氏体+ +碳化物碳化物+ +残余奥氏体残余奥氏体 冷作模具钢冷作模具钢 热热 锻锻 压铸压铸 热挤压热挤压 热作模具钢热作模具钢 包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类 l工作温度：工作温度：T工作 工作= = 400 400600600 l受力特点：受力特点：高冲击、强摩擦、大而不均匀的热应变和热压力 l失效形式：失效形式：高温氧化、崩裂、塌陷、磨损、龟裂等 l性能要求：性能要求： 高的热硬性和高温耐磨性； 高的抗氧化性能和耐腐蚀性能； 高的热强性和足够的韧性； 高的热疲劳抗力； 高的淬透性和导热性 l成分特

23、点：成分特点： 中碳 （0.3%0.6%） 保证高强度、高韧性、较高硬度(HRC3552)和热疲劳抗力 合金元素的作用： 提高淬透性（Cr、Ni、Mn、Si、W、Mo） 提高回火稳定性（Cr、Ni、Mo、W、V） 提高高温强度、耐热疲劳性能（Mo、W、V） 细化晶粒、增加钢的韧性（Ni、V） 防止第二类回火脆性（Mo、W） 热作模具钢热作模具钢 l 常用钢种及应用常用钢种及应用 5CrMnMo5CrMnMo、5CrNiMo5CrNiMo、5CrMnSiMoV5CrMnSiMoV： 韧性高、热硬性不太高的热锻模 3Cr2W8V3Cr2W8V、4Cr5MoVSi4Cr5MoVSi ： 热强强性更好

24、的大型锻压模或压铸模 热作模具钢热作模具钢 汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模 l热处理特点热处理特点 : : 预备热处理：完全退火或等温退火 最终热处理： 热锻模热锻模淬火+ +模面中温中温回火、模尾高温高温回火 回火后组织：回火后组织：回火屈氏体和回火索氏体；回火屈氏体和回火索氏体； 压铸模压铸模较高温度淬火+ +略高于二次硬化峰值的温度回火34次 回火后组织：回火后组织：回火马氏体回火马氏体+ +粒状碳化物粒状碳化物 热作模具钢热作模具钢 塑料模具钢塑料模具钢 包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具 一定的综合性能（强度、硬度、耐磨性等）强度、硬度、耐磨性等） 良

25、好的工艺性（切削加工性、热处理变形小、补焊性能好） 良好的导热性和热稳定性、低的热膨胀系数 良好的可抛光性和镜面质量 一定的耐腐蚀性 低的导磁系数 塑料模具钢塑料模具钢 l工作温度：工作温度：T工作 工作= = 200 l受力特点：受力特点： l性能要求：性能要求： 承受温度、压力、侵蚀和磨损的作用，形状复杂、加工难度大 l塑料模具钢的分类和应用塑料模具钢的分类和应用 非合金型塑料模具钢非合金型塑料模具钢 45、50、55等：形状简单、小型、精度要求 不高、使用寿命不需要很长 T7、T8 T12：形状较简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具 渗碳型塑料模具钢渗碳型塑料模具钢 10、20、2

26、0Cr、12CrNi3、20CrMnTi、20CrMnMo等 优点：优点：切削加工性能良好；具有较高的强度，而且心部具有较好的韧性； 模具表面硬度高、耐磨性高、抛光性能良好； 塑性好，可采用冷挤压成型，无需切削加工，适于大批量生产 缺点：缺点：热处理工艺较复杂、变形大 塑料模具钢塑料模具钢 调质硬化型塑料模具用钢（预硬型塑料模具钢）调质硬化型塑料模具用钢（预硬型塑料模具钢） 40Cr、42CrMo、38CrMoAl、3Cr2Mo、3Cr2NiMnMo等 工艺过程：工艺过程：热加工后的模块调质处理调质处理刻模加工成型使用 优点：优点：成型后不需最终热处理避免热处理而引起的变形和裂纹 应用应用：形

27、状复杂的大、中型精密塑料模具 时效硬化型塑料模具钢时效硬化型塑料模具钢 25CrNi3MoAl、10Ni3MnCuAl等 工艺过程：工艺过程：固溶硬化后变软切削加工成型时效处理 优点：优点：综合性能很高， 热处理变形很小，焊接性能好，可进行表面氮化 应用应用：适于制造复杂、精密、高寿命的塑料模具 塑料模具钢塑料模具钢 整体淬硬型塑料模具钢整体淬硬型塑料模具钢 低合金工具钢：低合金工具钢：9SiCr、9Mn2V、CrWMn、9Cr-WMn 冷作模具钢：冷作模具钢：Cr12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV 热作模具钢：热作模具钢：5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、4Cr3Mo

28、2MnVbB 优点：优点：使用状态具有高硬度、高耐磨性和长的使用寿命 应用：应用：用于压制热固性塑料、交合强化塑料(尼龙型强化或玻璃纤维强化塑料) 大批量生产，要求模具使用寿命很长的塑料模具 耐腐蚀型塑料模具钢耐腐蚀型塑料模具钢 Cr13Cr13型型M M耐蚀钢、耐蚀钢、9Cr189Cr18高碳高铬高碳高铬M M不锈钢、不锈钢、 1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti型型A A不锈钢等不锈钢等 用途：用途：生产化学性腐蚀塑料(如聚氯乙烯或聚苯乙烯添加抗燃剂等)制品模具 塑料模具钢塑料模具钢 尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具： 低碳钢渗碳、中碳钢表面淬火、碳素工具钢、低合金工具钢 T10A

29、、T12A、9SiCr9SiCr等 精密量具：滚动轴承钢、冷作模具钢等 GCr15、CrWMn等 接触腐蚀介质的量具： 不锈钢不锈钢 三、量具钢三、量具钢 l性能特点：性能特点：高硬度和耐磨性、高尺寸稳定性、热处理变形小、足够的韧性 l成分特点：成分特点：高碳（0.9%1.5%）+ Cr、W、Mn等合金元素 l应用：应用： 用来制造各种测量工具的钢种用来制造各种测量工具的钢种 l 量具钢的热处理特点量具钢的热处理特点 预备热处理：预备热处理：采用球化退火或调质处理 最终热处理：最终热处理：淬火+（ -70-80 ）冷处理冷处理 + 低温回火 + 时效处理时效处理 l 最终组织最终组织 ：回火回

30、火M + M + 碳化物碳化物 + + A Ar r 120120130130，保温几几十小时，使，保温几几十小时，使M M、 A Ar r稳定，消除内应力稳定，消除内应力 三、量具钢三、量具钢用来制造各种测量工具的钢种用来制造各种测量工具的钢种 不锈钢不锈钢 在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢 l金属腐蚀的概念金属腐蚀的概念 （1）化学腐蚀金属与化学介质直接产生化学反应 （2）电化学腐蚀金属在腐蚀介质中形成原电池，阳极失去电子被腐蚀 电化学腐蚀过程示意图电化学腐蚀过程示意图 (c)(b)(a) l金属的防腐措施金属的防腐措施: : 不锈钢不锈钢 加入Cr

31、 、Al等形成钝化模（致密而牢固的氧化膜，如Cr2O3） 减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相单相组织 形成原电池时：加入Cr，减少两极的电极电位差，提高阳极的 电极电位 覆盖层保护: 涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺。 电镀SLR车模 发蓝打包带 l性能要求性能要求: : 不锈钢不锈钢 高耐蚀性 高硬度、高耐磨性（制作工具） 高强度（制作重要结构零件） 较好的加工性能 低碳低碳(0.1%(0.1%0.2%0.2%） 主加元素主加元素CrCr、CrNiCrNi，辅加元素为辅加元素为TiTi、NbNb、MoMo、CuCu、MnMn、N N CrCr提高钢基体电极电位；生成致密的提高钢基体电极

32、电位；生成致密的 CrCr2 2OO3 3 氧化膜氧化膜 含量大于含量大于13%13%时，形成单相时，形成单相 F F NiNi获得单相获得单相 A A ；或形成；或形成 A+FA+F（通过热处理，提高钢的强度）（通过热处理，提高钢的强度） MoMo、CuCu提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力 TiTi、NbNb形成稳定碳化物，使形成稳定碳化物，使CrCr保留在基体中，减轻保留在基体中，减轻A A晶界腐蚀倾向晶界腐蚀倾向 MnMn、N N 部分代部分代 NiNi 以获得以获得 A A；提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性；提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性 l成分特点成分特点:

33、 : 不锈钢不锈钢 类别类别典型钢号典型钢号热处理热处理性能特点性能特点应用应用 A型型 (18-8) 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 形变强化 固溶处理 (A+碳化物） 耐蚀性、耐热性很好； 无磁性； 塑性、韧性、焊接性能好； 强度、硬度很低。 化工设备及管道； 抗磁仪表、医疗器械。 F型型 1Cr17 0Cr13Al 1Cr17Ti 不能热处理强 化（淬火等） 具有较好的塑性，强度不 高，扛大气、耐酸能力强， 高温抗氧化性好(700) 耐酸结构、抗氧化钢 （硝酸工厂设备） （食品工厂设备） M型型 1Cr13、 2Cr13、 淬火+高温回火 (调质，S回） 在氧化性介质中耐蚀 耐蚀

34、性、机械性能较好 抗弱腐蚀介质并承受 冲击的结构件（零件） 3Cr13、 4Cr13 淬火+低温回火 ( M回 ） 力性(强度和耐磨性)提高， 耐蚀性、塑性、焊接性能 降低. 耐磨零件(量具、轴承) 医疗器械(手术工具) 碳钢与合金钢的比较碳钢与合金钢的比较 u 碳钢的特点碳钢的特点 冶炼加工容易 成本低,应用广 可热处理强化 回火稳定性差 淬透性差 基本相强度低,韧性差 不能满足特殊性能要求 u 合金钢的特点合金钢的特点 冶炼加工困难 成本高 回火稳定性高 淬透性高 基本相强度高,韧性好 能满足特殊性能要求 本章思考题 P156 T15、13、14、15 冷作模具钢与刃具钢相比有许多共同点。

35、要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性， 以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加 I工艺复杂而且摩擦面积大磨损可能性 大所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大又由于形状复杂易于产生 应力集中，所以 要求具有较高的韧性；模具尺寸大、形状复杂所以要求较高的淬透性、较小的变形及开 裂倾向性。总之，冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃 具钢高一些而在红硬性方面 却要求较低或基本上没要求（因为是冷态成形），所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种，例如， 发展了高耐磨、微变形冷作 模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。 http:/ 模具钢

36、工艺性能模具钢工艺性能 可加工性可加工性 热加工性能，指热塑性、加工温度范围等； 冷加工性能，指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能。 冷作模具钢大多属于过共析钢和莱氏体钢，热加工和冷加工性能都不太好，因此必须严格控制热加工和冷加工的工艺参数，以 避免产生缺陷和废品。另一方面，通过提高钢的纯净度，减少有害杂质的含量，改善钢的组织状态，以改善钢的热加工和冷加工性 能，从而降低模具的生产成本。 为改善模具钢的冷加工性能，自20世纪30年代开始，研究向模具钢中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或导致模具钢中碳 的石墨化的元素，发展了各种易切削模具钢，以进一步改善其切削性能和磨削性能，减少刀具磨料消

37、耗、降低成本。淬透性和淬硬淬透性和淬硬 性性 淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态；淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷作模具钢，淬 硬性往往是主要的考虑因素之一。对 于热作模具钢和塑料模具钢，一般模具尺寸较大，尤其是制造大型模具，其淬透性更为重要。 另外，对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具，为了减少淬火变 形，往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质，如空冷、油 冷或盐浴冷却，为了得到要求的硬度和淬硬层深度，就需要采用淬透性较好的模具钢。淬火温度和热处理变形淬火温度和热处理变形 为了便于生产，要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些，特别是当模具采用火焰加热局部淬火时，

38、由于难于准确地测量和控 制温度，就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。 模具在热处理时，尤其是在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小， 特别是对于形状复杂的精密模具，淬火后难以修整，对于热处理变形程度的要求更为苛刻，应该选用微变形模具钢制造。氧化、脱氧化、脱 碳敏感性碳敏感性 模具在加热过程中，如果发生氧化、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。对于含钼量较高的模具钢，由于氧化、脱碳敏感性强，需采用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理、盐浴 热处理等。其他因素其他因素 在选择模具钢时，除了必须考虑使用性能和工艺性能之外，还必须考虑模具钢的通用性和钢材的价格。模具钢一般用量