《模具材料及强化技术》第1章绪论

1、.21. 何柏林何柏林 主编主编. . 北京北京: 化学工化学工业出版社业出版社, 2011年年9月第月第1版版2. 谭彦显谭彦显 主编主编. . 北京北京: 北京理北京理工大学出版社工大学出版社, 2011年年6月第月第1版版.3. 高为国高为国. . 北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社, 2006年年1月月第第1版版.4. 陈志刚陈志刚. 北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社, 2008年年8月第月第1版版.参考书目参考书目.3参考书目参考书目.普通高等教育应用型本科（）的。同学们能，并、，以模具使用寿命，产品生产成本。课程性质与目的课程性质与目的4.的分析方法与分析步骤的牌号、

2、主要成分、性能、工艺特点和主要用途的 模具模具的质量、使用寿命、生产成本的质量、使用寿命、生产成本与模具材料、模具材料、热处理工艺及表面强化技术热处理工艺及表面强化技术之间的及5课程的基本要求课程的基本要求模具表面强化处理的新技术、新工艺.，钢的热处理原理及工艺、合金钢、材料力学性能和物化性能等知识是其重要的理论基础。学习时，应紧密结合上述内容进行深入学习。起来，认真分析模具的生产工艺、设计方法、失效形式及原因等，以便学习好本课程。，尽可能参观一些模具的生产和使用厂家，增加专业感性认识。课程的特点课程的特点6.第第1章章 绪论绪论 第第2章章 模具失效分析模具失效分析 第第3章章 冷作模具材料

3、冷作模具材料 第第4章章 热作模具材料热作模具材料 第第5章章 塑料模具材料塑料模具材料 第第6章章 其它模具材料其它模具材料 第第7章章 模具模具表面强化技术表面强化技术 7讲授内容讲授内容.1.1 模具在现代工业中模具在现代工业中的地位的地位与作用与作用10 指通过（如金属材料的、，粉末的、，塑料的等），使为具有的一种。. 按按分：分：大型、中型、小型模具 按按分：分：高精度、中等精度、低精度模具 按按分：分：冲压模、注塑模、压铸模、铸造蜡模、粉末压制模具、玻璃压制模具等 铸造方法铸造方法 切削加工方法切削加工方法 特种加工方法特种加工方法1.1 模具在现代工业中模具在现代工业中的地位的地

4、位与作用与作用11.1.1 模具在现代工业中模具在现代工业中的地位的地位与作用与作用12.： 由多个工位组成、多个工位组成、各工位完成不同的加各工位完成不同的加工、且各工位顺序相工、且各工位顺序相互关联互关联，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工，如冲孔、落料、折弯、切边、拉深等工位。1.1 模具在现代工业中模具在现代工业中的地位的地位与作用与作用13.u 模具成形生产零件具有“”：采用模具成形：采用模具成形：采用模具成形：需模具，重达：需模具1.1 模具在现代工业中模具在现代工业中的地位的地位与作用与作用14.1.1 模具在现代工业中模具在现代工业中的地位的地位与作用与作用15，等。

5、按照一般公认标准，即100300万元模具产值可带动实现工业产值1亿元。.1.1 模具在现代工业中的重要地位与作用模具在现代工业中的重要地位与作用16l 20世纪80年代初，日、美、德等工业发达国家的模具工业产值高于机床制造业产值。l 目前世界模具工业产值600650亿美元/年.在模具技术方面处于。 模具的、等现代制造技术均已得到应用，高速铣削等技术已被广泛应用。在方面拥有，。1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势17 由于我国制造业的崛起与劳动力成本低，致使日、德等国的模具制造业开始向我国转移。但日、德等国在模具先进设计制造技术上的优势依然很明显。.在、等方面模具

6、设计制造1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势18例：例：在中，处于 IT行业产品更新快（如：手机开发制造周期2个月，产品试制期7天），没有先进模具设计制造技术的支撑，根本无法保证新产品的研发效率。.1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势19以（又以、）、为主，这不仅直接创造了经济效益，同时推动了相关产业的迅速发展，日本汽车工业的蓬勃发展就是明证。 日本及近年来高速增长的，离不开的支撑：广泛采用、等新技术，使产品外观与内在质量都具备非常强的国际竞争力。为了摆脱模具加工设备的成本负担，提升经济效益，日本模具制造业开始改变经营策略，。.在

7、上拥有较高知名度，、在全球占有相当的比重，模具制造业是重要组成部分。，意、日、美等国。在德国机械总产量中占据重要地位，绝大部分出口，其中，精度高且规格全，禀承了德国制造的一贯风格。近年来，在、等的方面取得了新进展；模具标准件及一些辅助工具（如气动工具、刀具等）享有良好的声誉，并得到了广泛应用。1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势20.在国家相关产业政策支持下，1997年开始，。，精度可达2um，工位数可达160个，寿命可达12亿次，如：48英寸电视、大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具，如：照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具、塑封模具等1.

8、2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势21.，如：自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模，如：新轿车的部分覆盖件模具，如：子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材的挤出模1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势22在国家相关产业政策支持下，1997年开始，。.2011年：出口冲压模具价格平均10263美元/吨，比上年6.86% 进口冲压模具价格平均20445美元/吨，比上年10.77% 进出口平均单价之比为：12012年：进出口模具平均单价之比为：11.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势23.，在模具制

9、造方面处于我国模具发展最快、生产较集中的省份我国模具发展最快、生产较集中的省份：广东（如：深圳、东莞、顺德等）江苏（如：昆山等）浙江（如：宁海、余姚、宁波北仓、台州黄岩等）上海1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势24.在方面，与，。1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势25这这归因于归因于：我国缺少高档模具加工制造设备、测量设备缺少高档模具加工制造设备、测量设备（如：三坐标测量仪、激光扫描仪）、，高级模具设计人才匮乏，高级模具设计人才匮乏。 .261.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势26u 从事模具技

10、术研发的机构和院校已超过，从事模具技术教育培训的院校已超过。l 我校模具技术国家重点实验室l 上海交大CAD国家工程研究中心l 北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心l 郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心.271.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势27u 在模具CAD/CAE/CAM、电火花加工和数控加工、快速成形与快速制模等技术与等方面取得了显著进步，为提高模具质量、缩短模具设计制造周期做出了贡献。.发展发展，不断模具产品的技术含量，以缩短制造周期。模具制造正朝信息化、无图化、精细化、自动化方向发展，模具企业正朝技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、

11、经营国际化方向发展。1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势28 模具技术涉及机械、电子、化学、光学、计算机、精密检测和信息网络等诸多学科，是一综合性系统工程。. 汽车覆盖件模具 精密冲压模具 大型塑料模具、精密塑料模具 大型薄壁精密复杂压铸模、镁合金压铸模具 子午线橡胶轮胎模具 新型快速经济模具 多功能复合模具 模具标准件1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势29. 提高 广泛应用CAD/CAE/CAM技术设计制造模具 大力发展快速制造成形和快速制造模具技术 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注塑成形和高压注塑成形技术 提高模具标准

12、化水平、模具标准件使用率1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势30. 发展优质技术 在模具加工中推广高速铣削技术 进一步研发模具的抛光技术和设备 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 开发新型成形工艺和模具1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势国内外模具技术发展的现状及趋势31.耐磨性耐磨性硬度、硬度、红硬性红硬性耐蚀性耐蚀性强度强度、韧性、韧性耐热性耐热性抗疲劳性抗疲劳性1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势32.u 随着制造业快速发展，对模具使用性能及寿命、加工精度等提出了更高的要求。等是。因此，世界各国均在不断研究和开发新型模具材料、改进

13、模具制备工艺、选用合研究和开发新型模具材料、改进模具制备工艺、选用合适的表面强化处理技术、合理设计模具结构、加强对模具适的表面强化处理技术、合理设计模具结构、加强对模具的维护的维护等措施，以稳定和提高模具使用寿命，防止模具早期失效。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势33.冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢塑料模具钢塑料模具钢特殊模具钢特殊模具钢Al2O3基陶瓷基陶瓷ZrO2基陶瓷基陶瓷Si3N4陶瓷陶瓷Sialon陶瓷陶瓷（新型模具材料）（新型模具材料）（新型模具材料）（新型模具材料）W基金属陶瓷基金属陶瓷MC5金属陶瓷金属陶瓷无磁模具钢无磁模具钢耐蚀模具钢耐蚀模具

14、钢粉末冶金模具钢粉末冶金模具钢主导地位主导地位1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势34.u 随着模具工业的发展，对模具钢的冶金质量、数量、性能要求不断提高，。u 为适应方向发展，国外方向发展。：指钢厂可直接提供不同要求的、经机加工的、高尺寸精度、无脱碳层的精料。：指钢厂可直接提供标准化的模板、模块等产品。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势35.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势36：添加Ca、Se、Pb等元素或S含量，改善钢的可加工性。主要是S系，也有S-Ca、S-Se系系。：杂质少、组织均匀、无纤维方向性，模具型面表面质量好。：

15、美国412、M-300 日本YAG 英国EAB 瑞典STAVAX-13.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势37：美国P20（3Cr2Mo，使用最广泛）、445 日本PDS，德国2312多数以中碳钢为基础，适当加入Cr、Mn、Mo、V等合金元素制成调质处理（2837HRC）后机械加工，可避免热处理变形。.：用于成形热固性塑料、复合强化塑料制品。：美国 A2（Cr5Mo1V） 、D3（Cr12）、 H13（4Cr5MoSiV1）一般采用马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢。： ISO 110CrMo17 瑞典STAVAX（4Cr13）1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现

16、状及趋势38.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势：碳化物细小、弥散分布，强韧性高，耐磨性、可切削性、可磨削性好，抗回火稳定性高，热处理变形小：适合制作冷镦模、厚板冲剪模具，有望发展成通用冷作模具钢。：美国VascoDie(8Cr8Mo2V2Si)、VascoWear(8Cr8M2VWSi) 日本QCM-8(8Cr8Mo2SiV)、DC53(Cr8Mo2SiV)、 TCD(Cr8V2MoTi)39.：淬火温度范围宽，淬透性高，适应火焰局部加热空冷淬透的要求，。：日本SX35(Cr8MoV)、SX105(7CrMnSiMoV)、 HMD1、HMD51.3 模具材料的发展现状及

17、趋势模具材料的发展现状及趋势40.：美国A14、A16 日本G04、ACD37：采用粉末冶金法粉末冶金法生产，形成非常细小、弥散的碳化物，可显著提高冷作模具钢的韧性和可磨削性。：美国CPM10V，德国X320（）1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势41.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势：以奥氏体为基体组织的CrMn、CrMnSi系热作模具钢，含V、W、Mo等合金元素。：时效硬化强度、硬度和耐磨性，可承受700800高温，。：美国T2C 日本5Mn15Cr10V2、5Mn15Ni5Cr8Mo2V242.：为了满足的需要，在5CrNiMo钢的基础上，Ni

18、、Cr、Mo等含量，以钢的淬透性、热强性和韧性。： ISO 40NiCrMoV7 法国40NCD16(40NiCr2Mo)1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势43.：在H13()钢基础上Cr含量、V含量，发展起来的，以MC型碳化物作主要强化相：瑞典QRO80、QRO90M1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势44：针对而发展起来的一类耐高温、耐腐蚀的热作模具钢。：日本 3Cr13MoV.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势45 随着模具服役条件的日益苛刻，对提出了更高的要求。为此，国外发展了先进模具钢制造技术，例如：（，）钢的纯净度纯净

19、度（、）钢的纯净度、致纯净度、致密性、等向性和均匀性，密性、等向性和均匀性，钢的偏析偏析.：指将转炉、平炉或电炉等普通炼钢炉中要完成的任务（等）在中进行。：。将需被精炼的钢预制成电极并放入电渣重熔炉中，钢电极与水冷结晶器之间通过电流时熔渣产生高温，钢电极按一定速度送入熔渣，逐步熔化、凝固而形成铸锭，实现钢的精炼。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势46.大截面锻压模块大截面锻压模块的的性能性能等工艺进一步进一步钢的质量钢的质量1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势47.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势48u 我国模具钢产量我国合金工

20、具钢总产量的。但，以圆棒为主，厚板、方料、扁料等较少见。u 为了适应模具工业发展的需要，近年来我国模具钢有了较快发展，初步形成了模具钢体系，并制定了，其中一些模具钢的性能基本上达到了国际先进水平。.u国标中只列入了（美）预硬型塑料模具钢。u目前塑料模具仍采用制造，使用寿命短，成形制品精度低、表面粗糙。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势49模具钢品种规格少，产品结构不尽合理，高质量、高性能模具钢品种规格少，产品结构不尽合理，高质量、高性能模具钢品种少。模具钢品种少。.u 20世纪50年代从苏联引进的三种冷作模具钢，目前产量仍占冷作模具钢总产量的目前产量仍占冷作模具钢总产量的

21、。u 国外用量大、综合性能较好的（美）虽已纳入国标，但产量很低；高耐磨的（美）用量也不高。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势50模具钢品种规格少，产品结构不尽合理，高质量、高性能模具钢品种规格少，产品结构不尽合理，高质量、高性能模具钢品种少。模具钢品种少。.u近年来，应用最广、综合性能较好的（美）的（美）有待深入研究，使热作模具钢产品结构和选用趋于合理。模具钢品种规格少，产品结构不尽合理，高质量、高性能模具钢品种规格少，产品结构不尽合理，高质量、高性能模具钢品种少。模具钢品种少。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势51.模具钢模具钢。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势52：、对模具钢进行热处理，并开发了、。：、，且模具技术人员也的应用。.：、，导致模具钢产品的冶金质量、碳化物尺寸及分布控制、性能等向性、质量稳定性、尺寸精度等。并且，1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势53模具钢模具钢。1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋势53.1.3 模具材料的发展现状及趋势模具材料的发展现状及趋