关于模具材料的热处理技术的研究

1、关于模具材料的热处理技术的研究 摘 要 热处理技术是提高复杂、精密、长寿命模具水平的关键因素。热处理及表面改性技术将围绕最大限度实现材料特性、降低模具制造成本、提高模具加工速度、获得稳定、长寿命模具，在大型无氧化热处理装备技术，微变形热处理工艺技术和高效清洁耐磨的表面改性技术将在未来20年内得到充分发展。 关键词 关键因素；降低模具制造成本；提高模具加工速度；获得稳定；长寿命模具 中图分类号：tg162 文献标识码：a 文章编号：1671-7597（2013）13-0061-01 1 概述 模具材料是现代模具设计、制造的基础。由于精密成形工述况条件的要求，金属材料在当前及今后相当长时间内是模具

2、材料的主体，其中钢铁材料占主导地位，铜及铜合金、铝及铝合金等合金材料也开始用作模具材料。高品质、高性能、低成本将主导未来模具材料研发方向，欧美日等发达国家垄断高档模具材料研发和生产的局面将被打破。 热处理技术是提高复杂、精密、长寿命模具水平的关键因素。热处理及表面改性技术将围绕最大限度实现材料特性、降低模具制造成本、提高模具加工速度、获得稳定、长寿命模具，在大型无氧化热处理装备技术，微变形热处理工艺技术和高效清洁耐磨的表面改性技术将在未来20年内得到充分发展。 2 未来市场需求及产品 2008年国内模具材料产量近60万t，到2015年模具钢的市场需求将不低于100万t。预计到2020年，在中高

3、端模具材料市场实现完全替代进口材料目标，模具材料的市场需求将会达到150万t。 将材料性能、制备技术、热处理技术进行标准化。长寿命、低成本、高品质、高性能模具材料将具有广阔的市场需求。 3 关键技术 3.1 高寿命专用模具材料的开发与制备技术 1）现状。实际工况中可选用的模具材料范围很小，基本为通用型模具材料，无法将材料特点、工况条件、使用寿命综合考虑，使模具材料无法充分发挥性能效率。 2）挑战。将工况条件、失效特征、寿命指标与材料性能特点建立关系图，完成材料产品系列化、性能系列化、应用系列化；将材料性能与模具工况实现最佳对接，实现材料性能的最佳发挥、模具寿命的最优体现。 3）目标。通过对模具

4、材料的系列化开发，实现各类模具使用条件与材料性能特点的对接，专材专用，既充分发挥材料的性能特点，又有效提高模具的使用寿命，还大大降低材料的生产成本。 3.2 高品质优质模具材料的开发与制备技术 1）现状。与国外模具材料相比较，国内模具材料最大的差距是材料性能的稳定性，严重制约国内模具材料在中高端模具中的使用。 2）挑战。对材料各向同性、原始晶粒度、成分均匀性提出要求。实现冶炼、高温扩散、多向锻造、预处理全方位研究，结合生产装备现代化水平的提高，实现高品质优质模具材料的生产。 3）目标。在高端模具材料制备技术上全面赶超发达国家，使国内高、中端模具材料国产化。 3.3 高性能特种模具材料的开发与制

5、备技术 1）现状。极端工况条件下的材料无合适材料选用。如温锻、镁合金压铸、高速镦锻、钢管挤压顶头等。 2）挑战。针对极端工况条件下模具对材料性能的苛刻要求，研发性能特点突出的模具新材料及相应的制备和处理技术。 3）目标。高性能特种模具材料全面应用于工业生产，满足各种极端工况条件下的模具寿命要求。 3.4 大型、复杂模具微变形、无氧化热处理技术 1）现状。在设备和工艺上已实现对中小模具的微变形、无氧化热处理。对于大型模具的热处理要对热处理装备、工艺开展研究。 2）挑战。大型真空高压气淬炉和高精度可控气氛保护设备为实现大型复杂模具的微变形、无氧化处理创造了条件。实现装备、工艺和后续精加工配套协调的

6、大型复杂模具的快速、经济制造。 3）目标。全面实现大型复杂模具热处理后表面无氧化，变形小，使后续精加工做到少切削或无切削，缩短模具加工周期30%。 3.5 高效、环保、耐磨表面改性技术 1）现状。有效用于模具表面改性提高模具寿命的主要技术有：氮化（氮碳共渗）技术、表面渗金属（td）、气相沉积、表面涂覆、离子注入等。 2）挑战。实现高效率、清洁、大型化模具的表面改性技术，增强表面硬化层与基体的结合力，大幅度提高模具使用寿命。 3）目标。渗层组织、渗层厚度、结合力、耐磨性能、模具寿命的集成化控制，实现小镶块解决大模具长寿命问题。 3.6 模具材料规模化精确预处理技术 1）现状。随着模具加工设备的自

7、动化、多功能化和加工速度的大幅度提高，使模具制造工艺有了根本的变革，许多模具的大型化、复杂化及短周期制造成为未来模具技术的发展趋势，要求模具材料产品直接预处理，满足模具工作性能要求和组织要求。该项技术目前只有在塑料模具材料上有一定应用。 2）挑战。如何实现大规格、大批量模具材料的预硬化处理、组织超细化处理、组织均匀化处理，其热处理设备保障、处理工艺研究技术和材料性能稳定性保障都将是关键难点。 3）目标。通过设备和工艺研究，对模具材料进行精确预处理控制并实现规模化生产。为减少或消除模具热处理后的精加工程序做好铺垫，从而大大提高模具的制造效率，降低生产成本。 参考文献 1工业和信息化部装备工业司.模具行业“十二五”发展规划z.北京：工业和信息化部，2011. 2李志刚.模具制造业信息化的现状与发展m.中国模具工业协会，中国模具工业年鉴2008.北京：