金属材料实用培训教程(12月2日)

1、金属材料实用培训教程金属材料实用培训教程l目录l一、金属材料基础知识l二、模具钢l三、热处理l四、模具制造工艺简介l五、模具钢材常见缺陷处理一、金属材料基础知识一、金属材料基础知识（一）、钢材分类 钢铁 钢铁1、纯铁 钢 铸铁 0.021 0.77（S点）2.21 6.67%（1）、黑色：Fe-C合金；（2）、有色：Cu、Al、Zn、Ti 、Mg合金。 （3）、按共析组织：亚共析、共析、过共析 （4）、按C含量：低C钢 C（0.020.28%）、中C钢C（0.30.6%）、高C钢C（0.6%）2、按形状分类： 板、扁、圆、模、管、丝、带,各类异形材。3、按成分用途分类：（1）普钢：普碳钢、Q2

2、35（A3）、螺纹钢；工槽钢、热轧板、冷轧板、船板 超级钢：特殊冶炼+控轧技术.超细化晶粒，提高强度.如Q235级可提高至Q345级（2）特钢：加入合金元素，cr,Mo,Ni.V,W一、金属材料基础知识一、金属材料基础知识（二）、合金元素在钢中的作用 C、P、S、BHON 非金属元素 Cr、Mo、V、Mn、Ni、Si、W、Ti 、Co、Nb、Cu金属元素（1）Cr：提高淬透性，二次硬化；提高钢的硬度，耐磨性； n/8规侓12%，抗腐蚀，抗氧化，Cr2O3（2）Mo：提高淬透性，热强性，防止回火脆性；提高钢抗回 火性（回火稳定性）；耐磨性，MoC，韧性；提高热强性（3）Si：提高硬度，强度，淬透

3、性，3%，韧性降低；提高弹性极限，硅钢片；提升高温时的抗体氧化性（4）Mn：降硫，MnS，提升强度（硬度）；提升淬透性，耐磨性一、金属材料基础知识一、金属材料基础知识（5）S：热脆，易切削，MnS，420F，FDAC（6）P：冷脆，易切削（7）C：提升强度，塑性降低，耐蚀性降低（8）V：提升抗回火性；细化晶粒；提高强度，VC（9）Ni：抗蚀性，强A体化元素；细化晶粒、含Ni钢，吸H白点（10）W：红硬性，提高钢的熔点；提高强度，WC（11）Ti：细化晶粒；抗回火性，耐磨（12）Co：红硬性；淬透性；细化晶粒 (13)B:提高热强性.耐磨性.脆性大（14）Nb：细化晶粒，提高热强性（15）Cu：

4、热脆性，金属间化合物，Alcu 强化作用（三）、八大类特殊钢 碳结：GB699-2002；带“A”高级，钢种：10#-80#，带“E”特级，15Mn-70Mn Mn:0.7-1.2 合结：GB3077； 一、金属材料基础知识一、金属材料基础知识主要钢种CSi MnCr MO AlTiNiCr系（15-50Cr20Cr0.18-0.240.17-0.370.5-0.80.7-1.040Cr0.37-0.440.17-0.370.5-0.80.8-1.1CrMo系（12-42CrMo20CrMo0.17-0.240.17-0.370.4-0.70.8-1.10.15-0.2542CrMo(4140

5、)0.38-0.450.17-0.370.5-0.80.9-1.20.15-0.25CrMoAl系38CrMoAl0.35-0.420.2-0.450.3-0.61.35-1.650.15-0.250.7-1.0CrMnSi系30CrMnSi0.27-0.340.9-1.20.8-1.00.8-1.1CrMnTi系20CrMnTi0.17-0.230.17-0.370.8-1.01.0-1.30.04-0.1CrNi系12CrNi30.1-0.170.17-0.370.3-0.60.6-0.92.75-3.15CrNiMo系40CrNiMo(4340)0.37-0.440.17-0.370.5

6、-0.80.6-0.90.15-0.51.25-1.65一、金属材料基础知识一、金属材料基础知识用途.检验：低、 夹杂物：脱溶.顶锻 工具： GB1299；不锈钢: GB1220；轴承：GCr15 C Si Mn Cr 0 （0.95-1.05) (0.15-0.35)(0.25-0.45)(1.4-1.65） 12PPMGCr15 SiMnGB/T18254-2002；球化退火检验：低倍.中疏1.0 一般疏松1.0 偏析1.0 断口非金属夹杂物A（S化物）细2.5 ，粗1.5 B（AL2O3）细 2.0粗 1.0C（硅酸盐）细 0.5粗 0.5 D（点状氧化物）细 1.0粗1.0 退火组织：

7、C化物不均匀性弹簧：GB/T1222弹簧钢： C Si Mn Cr V钢种： 65Mn(0.62-0.7) (0.17-0.37)(0.9-1.2)(0.25) 60Si2Mn(0.56-0.64)(1.6-2.0)(0.6-0.9)(0.35) 50C rV(0.46-0.54)(0.17-0.37)(0.50-0.8)(0.8-1.1) (0.1-0.2)检验：脱C层高速钢：W18CV4 C Mn Si Cr W M0 V C0 W6M05Cr4v2(M2)(0.8-1.0)(0.4-0.6)(0.4-0.6)(3.8-4.2)(6.0-7.0)(5.0-6.0)(1.8-2.3)W2mo

8、9Cr4VCo8(M42)(1.05-1.15)(0.4-0.6)(0.4-0.6)(4.0-4.4)(1.5-2.0)(9.0-10)(1.0-1.5)(7.8-8.2)C化物组成：Cr M23C6 W Mo M6C V Vc热处理：M2：1150-1180加热淬火 560 回火3次检验：共晶C化物不均匀度 晶粒度：9-10级耐热钢：钢种：0Cr25Ni20（310） 4Cr14Ni14W2Mo（四）、主要生产工艺普钢：高炉+平、转炉 氧化顶吹 特钢：电炉EF转炉化电弧炉（EF）LF+AOD/VOD/VD/ESR+CC（模铸） LF：精炼炉.搅拌、提纯、去除夹质、夹杂物、合金化：窄成分控制V

9、D:真空脱气 AOD.VOD主要用于不锈钢 ESR：电渣重熔 Company 分类按钢中的主要化学成分组成元素分类按钢的组织结构特征分类按不锈钢中碳含量及其他有害杂质元素的含量分类按腐蚀性分类按不锈钢的使用介质和环境分类按主要节约元素分类按不锈钢中的一些特征组成元素分类按不锈钢的功能特征分类Company 不锈钢一一二二三三四四不锈钢概念：C1.2% Cr10.5% 不诱，耐酸， 纯化薄膜金属腐蚀分类： 化学腐蚀； 电化学腐蚀， 高腐蚀合金元素的作用： C，低C，一般0.10.2%；提高硬度耐磨性，强度。 Cr（主要元素）Cr2O3 淬透性能，抗氧化性 Ni，与Cr配合，18-8型 A体化 耐

10、蚀性 Mn,N 以Mn代Ni,201 Mo,Ti，Nb TiC 降C分类美标：2，3,4系列五大类：AF（OCr27Mo),M. A-F双相(O22Cr23Ni5Mo3N)沉淀硬化。630 631锻造（锻锤/压机）+轧制（850/650/250），控轧控冷，再线预硬（正火+回火）加工：棒线材板坯连轧机 棒、线、板初精轧机（850） 板材轧机（650） 热轧扁、冷轧薄板锻锤（压机、快锻） 锻材（园、饼、环、模块）锻材与轧材的区别加工变形方式不同 轧：两向受力，锻：三向受力组织结构不同 锻：疏松缺陷减少，抛光、强度性能提升外观、尺寸精度不同 轧：尺寸均匀、稳定性，表面质量 锻：尺寸公差大主要钢厂普

11、钢：宝钢、鞍钢、武钢、首钢、沙钢、湘钢、柳钢、韶钢特钢：宝特、东特、大冶、太钢、长钢，西钢、首特、贵钢、中原、舞阳、兴澄、新余一、金属材料基础知识一、金属材料基础知识二、模具钢二、模具钢模具钢分类：冷作，塑料，热作。（一）、冷作模具钢发展历程及方向、YK30/T8/T10O1Cr12Cr12MoVCr12MoV/D2/SKD11 DC53 O12Al/65Nb/LD/7Cr7Mo3V2Si、YK30/T8/T10O1Cr12 Cr12W、YK30/T8/T10O1Cr12Cr12MoVCr12MoV/D2/SKD11 火焰钢/6Cr5MnSi /7CrSiMnMoV共性要求（Cr8）:冲裁、拉

12、伸、弯曲、冷挤、冷镦、滚丝、压弯 高强度，C0.6%；高耐磨；足够韧性碳素，低合金，CCr15，O1，9Mn2V，6CrW2Si，60Si2Mn W6 粉末ASP23塑料塑料高分子有机物，加工完成时呈固态，在制造加工过程中，以流动来造型（成型）种类多：不同单位可组合成不同的塑料用途广泛：具有不同性质，可用不同塑料分类：热固性：无法重塑，胶木板 热塑性：可重复生产英文简写 中文名 用途PE 聚已烯PP 聚炳烯 餐盒、包装盒、高温167PVC 聚氯己烯 管道、建材、雨衣，塑料盒ABS 丙烯 聚合物 用于家电PS聚苯己烯透明料，车力覃PET聚酯水瓶、易变形PC聚防弹胶水壶 特性 缺点质轻、化学性稳定

13、，不锈蚀 回收分类难耐冲击性好 燃烧时有毒气体较好透明性，耐磨耗性 老化，无法自然降解绝缘，导热性低成型性，着色性好，加工成本低 成份：合成树脂耐热性差，易燃烧 +填料（提高强度和耐 热性）尺寸稳定性差，易变形易老化易溶于溶剂 包括木粉、 石棉等塑料改性 增塑剂结构：线型、体型、支链、网状 稳定性、抗氧性，着色剂，润滑剂，抗静电流分类：通用：五大类 透明：PS PC 工程：半透明特种：不透明加工：模具：挤塑，挤出机，注塑，吹塑，压延塑料机械：大 型，精密、专用注塑机塑料收缩率 二、模具钢二、模具钢（二）、塑料模具钢发展历程及方向塑料简介：热固性（胶木）酚荃树脂；热塑性，ABS（家电），PS，P

14、E（聚乙烯），PC，PP，PPS，PVC，PBT共性：强韧性，耐磨性；b.尺寸稳定性好，变形小；c.良好机加工性；d.良好镜面抛光，蚀刻性；e.耐蚀性，补焊性调质 S C Si Mn Cr Mo0.05-0.1 0.35-0.45 0.2-0.4 1.3-1.6 1.8-2.1 0.15-0.25P20 C Si Mn Cr Mo 0.28-0.4 0.2-0.4 0.6-1.0 1.4-2.0 0.3-0.35718 C Si Mn Cr Mo Ni 空冷红硬P20M (48CrMnV ) 0.32-0.4 0.2-0.4 1.1-1.5 1.7-2 0.25-0.4 0.85-1.15耐蚀

15、抛光 沉淀硬化型S45CS50C40Cr12CrNi3P20（3Cr2M0 ） 23112312+S(0.05-0.1)718P404C13+Ni，V+NS136420（420F) 440C（9Cr18Mo) NAK80CENA1 63017-4PH二、模具钢二、模具钢（三）、热作模具钢发展历程及方向热作：热锻、镦、挤压、压铸、急冷急热、温度T:300800共性：热强性；热疲劳；良好韧性；热导率高；抗回 火性，耐磨性l压铸：将熔融合金在高压、高速条件下填充模具型胶并在高压下冷却凝固成型的铸造 l压铸模：动 定 压机：冷室、热室l模具表面周期性 T 变化.热应力l损坏形式：龟裂、开裂 、崩裂、冲

16、蚀、压凹、粘着l影响寿命因素：l1、材料 l2、模具设计 结构合理性、浇注系统、壁厚，若不足，易变形、在尖角或圆角处易开裂、运水：水道位置间距大小l3、热处理工艺l4、操作规范、维护、保养 5CrMnMo5CrN2Mo热锻H11H13提高Mo8418三、热处理三、热处理（一）、热处理原理及概念1、定义：在固态范围内，通过加热、保温、冷却、内组变化获得性能。2、原理：Fe-C相图（平衡图）三、热处理三、热处理原理：Fe-C相图（平衡图）钢中组织： F A P M B S 铁素体 奥氏体 珠光体 马氏体 贝氏体 索氏体 体心立方中的间隙固溶体 （二）、常用热处理方式1、正火：加热到Ac3或Acm3

17、080空气冷却片状P体作用：消除应力，消除缺陷，细化晶粒，改善组织，提高加工性能。2、退火：Ac3+2040，随炉冷却至500以下，缓慢冷却（完全、球化、扩散、去应力）完全退火：Ac33050球化：Ac13050扩散去应力：加热Ac1以下作用：降低材料硬度，消除残留应力。调整晶粒和组织，降低淬火变形及开裂现象3、淬火：A体化后冷却，转变为M体4、回火：经淬火工件加热到AC1以下保温，适当方式冷却（目的：减少应力；获得性能；稳定尺寸）5、固溶 时效：强化相折出温度加热保温、强化调质处理：淬火+高温回火三、热处理三、热处理（三）、常用钢材的热处理制度加热、可控气氛（保护气氛）、保温（转变时间，内外

18、温度一致） 冷却（控制速度）钢种 热处理制度 介质 硬度（HRC）P20（2311） 淬火：850880 油水 5052 回火： 530-580 2835 S136 淬火：10201050 油水 5255 回火： 200300 5254 500600 3242 SKD11淬火：10201040 油水 6263 回火： 150300 5962 400450 5558 （2次以上） T SKD61 淬火：10201080 油水 5658 回火： 550600 4652 （2次以上）M2：淬火1150-1190 油 回火：550-570 3次 62-65回火：低温：150300 中温：350450

19、保温 t 高温：500600介质：水，油，盐浴回火作用：降低应力；获得所需性能；稳定尺寸；降低强度 表面处理：渗C，N，C-N共渗，渗金属，Cr，刀具PVD TiC TiN辉光放电 深冷处理，原理，运用。热处理常见缺陷热处理常见缺陷一、热处理应力：热应力：加热或冷却速率的不一致导致体积胀缩不均组织应力：相变引起的体积变化附加应力：组织结构不均匀残留应力二、变形：1、种类：几何、体积胀缩、时效变形 控制措施：设计选用淬透性好的钢种淬火工艺选择三、缺陷：1、氧化、脱碳、粗晶、过热 2、硬度及淬硬层达不到要求，开裂 例：硬度不均匀，过低式过高，心部淬不透，心部硬度偏高四、模具制作工艺简介四、模具制作工艺简介 精磨 装配（大型化，高精密， 阶进式连续模） 热处理精料钻孔开型腔（CNC）、粗框 EDM、走丝 省模、蚀纹、抛光 热流导、双色模 五、模