《模具材料及强化技术》第6章其它模具材料

1、.6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品3.，与有很大关系。随温度变化的快慢，是玻璃制品生产的一个重要指标，黏度高的玻璃必须选择较高的浇注温度，要求。：取决于化学成分，各种组分对其提高程度的排序大致为：SiO2 B2O3 （MgO、ZnO、BeO） Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O PbO6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品4.u 玻璃制品传统的玻璃瓶、平板玻璃、建筑玻璃、医用玻璃、照明玻璃、光学玻璃，以及光纤、光导玻璃、电子玻璃等为代表的新型玻璃。u 玻璃制品的：玻璃原料的熔制熔熔态玻璃液的成形。：指将熔融态玻璃转变成为具有固定几何形状固定几何形状的玻璃制品的过程。：吹

2、制法（空心玻璃制品）压制法（玻璃容器）浇注法（光学玻璃）浮法（平板玻璃）6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品5.：熔融态玻璃通过模具材料的热交换过程，在热辐射、热传导方式下凝固成模具内腔形状。由于玻璃的热导率比金属模具材料小得多，因而。 模具型腔表面的温度越高 玻璃制品易粘附在模腔上而，也易产生。相反，易出现，制品易发生。6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品6.u 玻璃制品，熔融态玻璃向周期性放热，使其，而近乎均匀散热冷却，从而导致，促使冷热疲劳裂纹冷热疲劳裂纹（龟裂龟裂）的形成。u 玻璃模具与高温黏滞玻璃相接触，会发生和。6.1.2 玻璃模具的工作条件玻璃模具的工作条件、失效

3、形式、失效形式7.6.1.3 玻璃模具材料的性能要求玻璃模具材料的性能要求8.u 由于玻璃种类繁多，不同玻璃制品的质量要求各不相同，模具结构、外部冷却条件、润滑状况和作业周期等也不相同，因此，需根据实际的生产条件选择具有相应性质的模具材料。u 玻璃模具材料玻璃模具材料：以铸铁为主铸铁为主，其次为耐热钢耐热钢。6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料9.：C全部或大部分以存在，断口呈：C全部或大部分以存在，断口呈：C全部或大部分以存在，具有好的：C全部或大部分以存在： C全部或大部分以存在：表面一定深度是全白口铸铁组织，心部是灰口铸铁组织6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料10.铸铁类型铸铁类型C总

4、总Si总总MnNiMoTiVAlPS铁素体铸铁铁素体铸铁3.43.7 1.82.2 0.550.850.120.07Ni-Mo合金铸铁合金铸铁3.53.6 2.02.2 0.600.750.20.30.40.50.050.04Mo-V/Ti合金铸铁合金铸铁 3.43.7 1.82.2 0.550.850.300.45 0.20.3 0.10.20.120.07高铝铸铁高铝铸铁3.03.80.70.20.4230.120.07球墨铸铁球墨铸铁3.63.8 2.62.80.10.015 0.0156.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料11.6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料12：形态、含量对铸铁耐

5、热性产生决定性影响。：对铸铁性能影响仅次于C，起石墨化的作用，也利于铁素体形成。：碳化物形成元素，有利于模具。：0.15%时，对铸铁性能无害；但含量较高时使其脆性显著。：促进珠光体形成，铸铁的硬度和耐磨性，从而模具。：形成致密的表面SiO2和Al2O3氧化膜，模具。.铁素体铸铁铁素体铸铁130155 1001500.1480.00112价格低廉；切削加工性能好制作口模Ni-Mo合金合金铸铁铸铁140160 200220 500800 0.1480.00112抗热冲击、抗热裂性好；变形温度高制作压吹模Mo-V/Ti合合金铸铁金铸铁150170 220260 60018000.1480.00112

6、抗热冲击、抗热裂、吸热性好；变形温度高高铝铸铁高铝铸铁180200 3203600.000112抗热冲击性能好，抗拉强度高；使用寿命长球墨铸铁球墨铸铁160180 4204500.0830.000112抗拉强度高；导热性较差适合小批量生产6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料13. 普通灰铸铁、球墨铸铁的时效工艺普通灰铸铁、球墨铸铁的时效工艺6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料14u 加热温度、保温时间：一般550600、 28hu 加热升温速度：一般60120/hu 冷却速度：一般以一般以3060/h缓缓冷，冷，避免避免在在350450弹塑性温弹塑性温度区间因冷却不均匀产生残余度区间因冷却不均

7、匀产生残余内应力内应力.u 加热温度、保温时间：一般760780、8h u 加热升温速度：120/hu 冷却速度：50/h，冷却至250后空冷 含稀土元素铸铁的时效退火工艺含稀土元素铸铁的时效退火工艺u 正火加热温度、保温时间：750800、4060min，空冷， u 回火加热温度、保温时间：550600、24h，空冷， 6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料15 球墨铸铁的正火、回火工艺球墨铸铁的正火、回火工艺.6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料16：1Cr13、3Cr13、4Cr13、4Cr13Ni、Cr17Ni2等：3Cr2W8V、3Cr3Mo3V、3Cr3Mo3Co3V等。但合金元素含

8、量高时，铸钢中易产生枝晶偏析，组织均匀性差，有残余内应力。.：（油淬或空淬，600800回火、空冷） 6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料17钢号钢号退火温度退火温度/ 淬火温度淬火温度/回火温度回火温度/ 硬度硬度/HRC抗拉强度抗拉强度/MPaZGCr1384590092510105907603018690930ZG4Cr1384090098010106507602832760960.钢号钢号退火温度退火温度/淬火温度淬火温度/回火温度回火温度/硬度硬度/HRCZG3Cr2W8V840860105011505506505248ZGW18Cr4V93095011801220550586.1.

9、4 玻璃模具材料玻璃模具材料186.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料18，一般采用预备热处理（退火）和最终热处理（淬火+回火）。l 铸造后应立即退火，消除铸造内应力，避免开裂。l 回火24次，每次回火时保温，或消除淬火应力并完成残余奥氏体A转变。.：获得组织致密、表面光滑、与基体结合强度高的喷焊层，喷焊层厚度可根据实际要求在0.23mm范围内调整。（采用NiCr-12自熔合金粉末作喷焊材料）成分：0.15%C、10%Cr、2.5%B、3.5%Si、12%Fe，余量Ni。：模具表面预处理（去除油污、铁锈）200250预热喷敷重熔冷却：含有Ni2B、Ni3B、CrB等化合物，且这些化合物高温下聚集

10、长大速度很慢。6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料19.：以激光作热源，在模具表面上涂覆合金粉末，然后进行表面合金化的强化技术。u 铸铁玻璃模具的l Ni-Cr-B-Si合金合金粉末的成分粉末的成分： 0.0030.006%C、0.110.15%Cr、0.020.03%B、0.020.03%Si、0.17% Fe ，余量Ni。l 处理工艺处理工艺：输出功率12001400W光斑直径3mm扫描速度100130mm/min氩气保护6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料20.6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料21：玻璃熔体入模温度1060、压制后玻壳温度800，模具内表面温度600700。：热疲劳、

11、腐蚀（因玻壳中含Si、Al、Li、Na及F等元素）ZG4Cr13Ni马氏体不锈钢元素符号元素符号CSiMnCrNiSP质量分数质量分数/%0.350.451.01.012140.61.50.030.035.l 镀铬工艺：铬酐250g/L、硫酸温度65、电流密度30A/dm2、镀覆时间30minl 镀铬层厚度：l 使用效果：成形制品质量、模具使用寿命6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料22热处理工艺热处理工艺抗拉强度抗拉强度/MPa延伸率延伸率/%断面收缩率断面收缩率/%冲击韧性冲击韧性/J/cm2硬度硬度/HRC700回火两次回火两次8003.5 4.56.0241000空淬空淬+700回火回

12、火2次次8005.06.07.525.：500至1000以上，具体温度因玻璃材料种类而异：氧化（起皮、剥落、麻点）、倒棱、变形：1000服役，选用铸造马氏体不锈钢马氏体不锈钢6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料23.材料材料合金元素含量（合金元素含量（wt%)显微组织显微组织CSiMnPS其它元素其它元素灰铸铁灰铸铁HT200 3.03.2 1.82.20.550.71 0.1 0.0230.026珠光体+少量铁素体+片状石墨低锡铸铁低锡铸铁3.03.2 1.82.20.550.71 0.1 0.0230.026Sn 0.0898%片状珠光体铜铬铸铁铜铬铸铁3.03.2 1.82.20.550

13、.71 0.1 0.0230.026 Cu 1.0, Cr 0.6590%片状珠光体中硅铸铁中硅铸铁3.03.24.170.550.71 0.1 0.0230.026RE 0.6铁素体+蠕虫状石墨硅钼铸铁硅钼铸铁3.03.24.230.550.71 0.1 0.0230.026 Mo 1.0, RE 0.6铁素体+细片状石墨低锡蠕铁低锡蠕铁3.03.2 1.82.20.550.71 0.1 0.0230.026Sn 0.08, RE 0.67080%珠光体+蠕虫状石墨低钼铸铁低钼铸铁3.03.2 1.82.20.550.71 0.1 0.0230.026 Al 2.5, RE 0.6珠光体+蠕

14、虫状石墨6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料24. 普通灰铸铁普通灰铸铁HT200玻璃玻璃模具模具加热温度：850900保温时间：13h显微组织：珠光体+少量铁素体+片状石墨 合金铸铁玻璃模具的正火处理合金铸铁玻璃模具的正火处理加热温度：860900保温时间：13h6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料25耐磨性.：石英（SiO2）、粘土、长英石等：具有高熔点、高硬度（10005000HV）的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等6.2.1 陶瓷材料及其成形方法陶瓷材料及其成形方法27.成成形形方法方法压制压制成形成形挤压挤压成形成形热压铸热压铸成形成形注浆注浆成形成形滚压滚压成形成形产品种类产品种类

15、形状简单、尺寸精确、体积较小管状等具有对称性产品形状复杂、精度高、体积较小形状复杂、精度高面积大、厚度较小坯料坯料的水分及粘合剂少需真空处理需预烧、无水分的流动性和稳定性好含较多水分模具模具金属压制模具金属挤压嘴金属热压模具石膏模具石膏模具生产效率生产效率量大，易实现机械化和自动化量大，产品需进行切削加工生产周期长，废料可回收需大量模具，生产周期长需大量模具6.2.1 陶瓷材料及其成形方法陶瓷材料及其成形方法28.u 陶瓷制品成形用的金属模具服役时，凹模的型腔需承受较大的压制压力，磨损量与压制压力之间接近线性关系。但磨损量不能超过陶瓷制品尺寸精度所允许的范围。u 高温成形陶瓷制品时，还需考虑模

16、具材料在高温下的抗蠕变和抗氧化能力。6.2.2 陶瓷模具的工作条件和失效形式陶瓷模具的工作条件和失效形式29.一般陶瓷模具工作表面硬度需达到5862HRC 防止陶瓷模具早期脆断、塑性变形 保证陶瓷模具有高的耐磨性、长的使用寿命淬火温度范围足够宽，过热倾向性小，淬透性好，热处理后变形小6.2.3 陶瓷模具陶瓷模具材料的性能材料的性能要求要求30.生产条件生产条件选用材料选用材料最终最终热处理工艺热处理工艺备注备注小批量生产、原料硬度小批量生产、原料硬度较低或黏结剂含量较多较低或黏结剂含量较多的陶瓷制品的陶瓷制品碳素钢：45低合金钢：40Cr调质处理必要时可表面强化处理，如渗硼批量较大、产品尺寸精

17、批量较大、产品尺寸精度要求较高度要求较高合金工具钢：CrWMn、H13、Cr12、 Cr12MoV淬火+回火原料硬度高的陶瓷原料硬度高的陶瓷钢结硬质合金：GT35、T1、GW50、 GJW50淬火+回火硬质合金：YG8、YG15、YT15烧结状态下使用6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料材料31.材料材料热处理规范热处理规范锻造锻造退火退火淬火淬火回火回火4Cr5MoSiV1（H13）11201150加热10501100始锻850900终锻860890保温34h30/h冷却至500空冷10201050加热油淬或空淬560保温23h空冷CrWMn11001150加热10501100始锻800850终

18、锻770790保温25h30/h冷却至500空冷820840加热油淬150250保温23h空冷Cr12MoV11001150加热10101100始锻927终锻870加热保温快冷至750保温68h炉冷至500空冷9801030加热油淬200270保温23h空冷Cr1211001250加热10501200始锻927终锻870加热保温快冷至750保温68h炉冷至500空冷9501000加热油淬200450保温23h空冷6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料材料32.材料材料淬火工艺淬火工艺回火温度回火温度/预热温度预热温度/预热时间预热时间/min加热温度加热温度/保温时间保温时间/(min/mm)冷却介质冷却介质GT35800850309609800.5油180200GW50800850301050110023油200300GJW508008203010200.51.0油20030030.4600盐浴560，3次注：保温时间=工件有效尺寸热透速率。 回火后显微组织：WC（TiC）+回火马氏体+碳化物。6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料