模具材料选择与表面处理教学课件225

单元一冷作模具的工作条件与失效形式(1)知识回顾任务呈现任务实施任务训练任务小结知识回顾︼︻

一、你知道国外生产模具钢的知名企业有多少？国内有哪几家？日本

(日立)美国(芬可乐)德国(撒斯特)日本(大同)瑞典(一胜百)奥地利(百绿)山东远大上海西鼎

二、模具钢的发展方向如何？●无变形的预硬化●大规格、大吨位●高纯净度、高等向性、超细化组织、长寿命●制品化●系列化和个性化知识回顾︼︻任务呈现︼︻1.分析图1-2所示的调整垫片的冷冲裁模具工作条件与失效形式。2.分析图1-4所示的冰箱门外壳的冷拉伸模具工作条件与失效形式。1．模具失效的定义及常见的失效形式。2．产生模具失效的原因及预防措施。3．模具寿命及其影响因素。4．冷作模具的失效形式。5．几种典型冷作模具的工作条件与失效形式。

学习要点︼︻储备知识︼︻模具冷作模具热作模具塑料模具其他模具储备知识︼︻模具材料模具钢其它材料冷作模具钢热作模具钢塑料模具钢铸铁有色金属及其合金硬质合金非金属材料储备知识︼︻冷作模具冷冲裁模冷挤压模冷镦模拉深模冷弯曲模要点讨论与分析︼︻冷作模具热作模具塑料模具1、按工作条件模具可分为哪几类？

指在冷态下完成对金属或非金属材料塑性变形加工的工具，包括：冷冲裁模具、冷拉深模具、弯曲模具、冷镦模具、冷挤压模具、拉丝模具等，完成的工序有冲孔、落料、挤压、冷镦、拉深、滚丝、拉丝、弯曲、成形等。

指在再结晶温度以上使金属材料产生一定的塑性变形，或者使高温的液态金属铸造成形，从而获得各种所需形状的零件或精密毛坯。热作模具主要用于热变形加工和压力铸造的模具，包括锤锻模、热挤压模和压铸模。

指在一定的温度和压力下加工成形各种塑料制品的模具，按照塑料制品的原材料的性能和成形方法，可以把塑料模具分为两大类：热固性塑料模、热塑性塑料模。2、什么叫模具失效？它可以分成几类？模具因损伤积累至一定程度导致模具损坏而无法继续服役的现象

偶然失效是指模具未达到设计使用规定的期限，即产生崩刃、碎裂、折断等早期破坏，或因严重的局部磨损和塑性变形而无法继续服役的现象。

正常失效是指经过大量的生产使用，因摩擦而自然磨损或缓慢地产生塑性变形及疲劳裂纹，达到正常使用寿命之后的失效属于正常的现象。要点讨论与分析︼︻3、模具常见的失效形式有哪些？塑性变形磨损疲劳断裂要点讨论与分析︼︻4、模具发生塑料变形的原因？

模具的某个部位所受的应力超过了当时温度下模具材料的屈服极限时，就会产生塑性变形，改变了几何形状或尺寸，而且不能修复再服役

要点讨论与分析︼︻5、造成模具发生磨损失效的原因有哪些？1）模具钢的硬度：硬度越高，一般情况下耐磨性也越高；2）碳化物的性质、大小、分布和数量：在钢中存在有严重的碳化物偏析或大颗粒的碳化物情况下，这些碳化物易剥落，从而引起磨粒磨损，使磨损加快；3）磨损的类型：滑动磨损小于冲击磨损。要点讨论与分析︼︻6、造成模具发生疲劳失效的原因有哪些？循环载荷

应力集中要点讨论与分析︼︻7、模具断裂失效常见的形式有哪些？崩刃劈裂折断胀裂

要点讨论与分析︼︻8、模具疲劳断裂的过程有几种？分别是什么原因造成的？一次性断裂和疲劳断裂

一次性断裂为模具有时在冲压时突然断裂，裂纹一旦萌生，后即失稳、扩展。它的主要原因为严重超载或模具材料严重脆化(如过热、回火不足、严重应力集十及严重的冶金缺陷等)。

疲劳断裂为零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。要点讨论与分析︼︻9、模具失效原因有哪些？如何预防措施？模具设计不合理

热处理不当

机械加工不当

模具的使用不当

要点讨论与分析︼︻10、模具的寿命指什么？影响其寿命的因素有哪些？

指模具正常失效前，生产出的合格产品的数目，其分为首次寿命和修模寿命。

影响模具寿命的主要因素有模具结构设计、模具材料、冷热加工工艺、热处理、研磨、机床的调整与操作、被加工材料的性质与状态、润滑条件及模具的服役环境等

要点讨论与分析︼︻11、冷作模具的工作条件是什么？有哪些失效形式？承受拉深、弯曲、压缩、冲击、疲劳等不同应力的作用，而用于金属冷挤、冷镦、冷拉深的模具，还要承受300℃左右的交变温度作用。断裂失效、变形失效、磨损失效、咬合失效、啃伤失效

要点讨论与分析︼︻任务分析︼︻◆

调整垫片的冷冲裁模具工作条件◆冰箱门外壳的冷拉伸模具工作条件◆调整垫片的冷冲裁模具失效形式◆冰箱门外壳的冷拉伸模具失效形式任务分析︼︻任务分析︼︻冷冲裁模具工作条件常温摩擦冲压载荷相关因素：加工对象的材料、厚度、精度、生产批量◆正常失效形式:

磨损,刃口由锋利变钝,使冲裁件产生毛刺。◆非正常失效形式:崩刃折断任务分析︼︻冷冲裁模具的失效形式任务分析︼︻冷拉伸模具工作条件常温摩擦一定载荷相关因素：加工对象的材料、厚度、精度、生产批量粘附磨损（咬合）、擦伤、断裂任务分析︼︻冷拉伸模具的失效形式任务实施︼︻◆冷镦模的工作条件1、强烈的冲击力2、弯曲应力1、冲击性胀力3、凸模表面的冲击性摩擦凸模凹模2、强烈的摩擦和压力任务实施︼︻◆冷镦模的失效形式

3、折断2、开裂1、磨损任务实施︼︻◆冷挤压模的工作条件

凸模凹模1、巨大的压应力2、弯曲应力3、拉应力2、强烈摩擦1、切向应力◆冷挤压模的失效形式

任务实施︼︻凸模凹模1、折断3、疲劳断裂4、塑性变形2、磨损1、胀裂2、磨损断裂失效变形失效磨损失效咬合失效啃伤失效冷作模具的失效形式任务实施︼︻讨论思考︼︻◆

其他冷冲裁模的工作条件与失效形式？影响其寿命的主要因素有哪些？◆

其他冷拉伸模的工作条件与失效形式？影响其模具寿命的主要因素是什么？任务训练︼︻

汽车脚踏板垫片，零件材料A3，料厚1mm，过渡圆角0.25mm，大批量生产。分析图1-11所示的汽车脚踏板垫片的冷冲裁模的工作条件与失效形式。图见任务小结︼︻◆

要求同学们会自行分析各种冷冲裁模具的工作条件与失效形式◆要求同学们会自行分析各种冷拉伸模具的工作条件与失效形式◆同学们的学习表现课后任务︼︻●3.冲裁模的工作条件及失效形式是什么?●4.冷冲裁模主要用于各种板材的

及

，包括落料模、冲孔模、切边模等。模具的主要工作部位是

的刃口和

的刃口。●1.拉深模常见的失效形式是()A断裂B粘附C磨损D过量变形●2.根据工作条件，模具分为

、

、和

三大类单元二冷作模具的性能要求与材料选择知识回顾︼︻冲裁模最基本的失效形式是什么？薄板冷冲裁模与厚板冷冲裁模的失效特点是什么？拉深模失效形式是什么？冷镦模的失效形式是什么？什么叫咬合失效？如果防止咬合失效？模具一次性断裂与疲劳断裂的原因各是什么？任务呈现︼︻1.分析图1-2所示的调整垫片的冷冲裁模具性能要求并会合理选择模具材料。2.分析图1-4所示的冰箱门外壳的冷拉伸模具性能要求并会合理选择模具材料。4.分析图1-8所示的气门顶杆的冷挤压模具性能要求并会合理选择模具材料。3.分析图1-6所示的带中间凸缘轴的冷镦模具性能要求并会合理选择模具材料。1．模具材料的性能。2．模具材料的冶金质量及其他应考虑的因素。3．常用的冷作模具材料的成分。4．冷作模具钢的分类、钢号及其特点。5．常用的国产冷作模具钢的特性与用途。6．常用的进口冷作模具钢的特性与用途。7．模具材料的选用原则。8．冷作模具的工作零件材料的选用。9．冷作模具的结构零件材料的选用学习要点︼︻要点讨论与分析︼︻问题1、模具材料的性能有哪些？使用性能

工艺性能

经济性能

问题2、材料的使用性能、工艺性能各包括哪些？

使用性能︼︻1）变形抗力指标：（1）冷作模具指常温下的屈服点或屈服强度，材料的屈服点应大与模具的工作应力。（2）热作模具指高温下的屈服点，模具材料表层应有足够的高温强度。2）断裂抗力指标：（1）冷作模具—室温下的抗拉强度、抗弯强度、抗压强度等。（2）热作模具---高温下的断裂韧度。3）影响强度的因素强度—变形抗力和断裂抗力的性能指标使用性能︼︻韧性—冲击载荷作用抵抗产生裂纹的一个特性。

1）反映模具的脆断抗力，用冲击韧度ακ表示。在承受巨大载荷时是一项重要的性能指标。

2）强度和塑性的综合表现。

3）影响因素—成分、组织、冶金质量。硬度和热硬性-软硬程度的性能指标1）冷作模具52~60HRC；热作模具40~52HRC2）热硬性指受力或高温下保持硬度的能力3）影响因素—钢的化学成分、热处理工艺以及钢的表面处理工艺。使用性能︼︻耐磨性—用磨损量或相对耐磨性表示。1）磨损的形式：磨料、粘着、氧化、疲劳2）影响因素：润滑、成分、组织状态、力学性能。疲劳性能—交变应力1）型腔表面浅而细的裂纹，传播扩展，最终失效。2）影响因素—化学成分、组织的不均匀性耐热性—组织有较好的热稳定性，以600~700C0时的屈服强度表示。1）影响因素—与钢的回火稳定性有关耐蚀性—合金化和表面处理工艺性能︼︻（1）可锻性--减少模具的机械加工余量，改善内部组织缺陷（2）可加工性—切削力小、切削用量大、刀具磨损小、加工表面光洁度高（3）可磨削性–对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤与磨裂（4）较小的氧化、脱碳敏感性

（5）良好的淬硬性（6）良好的淬透性（7）较低的淬火变形开裂倾向（8）回火稳定性要点讨论与分析︼︻问题3：如何提高模具材料质量？问题4：模具材料中加入的合金元素常用的有哪些？起什么作用？问题5：模具材料中的有害元素有哪些？1．冶炼质量2．锻造轧制工艺3．热处理和精加工4．导热性5．精料和制品化1、硅(Si)；2、锰(Mn)；3、铬(Cr)；4、镍(Ni)；5、钼(Mo)；6、钨(W)；7、钒(V)冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含Si元素的冷作模具钢：60Si2Mn、4CrW2Si等知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含Mn元素的冷作模具钢：60Si2Mn、9Mn2V等知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含Cr元素的冷作模具钢：Cr2、Cr12、Cr12MoV等知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含Mo元素的冷作模具钢：5CrNiMo、5CrMnMo等知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含W元素的冷作模具钢：CrWMn、W18Cr4V等知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含Ni元素的冷作模具钢：7CrSiMnMoV、6CrNiMnSiMoV等知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻含V元素的冷作模具钢：W18Cr4V、7CrSiMnMoV、6CrNiMnSiMoV等知识拓展合金钢材质中各元素及符号含义︼︻我国的钢号表示方法一般采用汉语拼音字母、化学素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示.

1、钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。

2、钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同.

当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3

、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

知识拓展工作条件：拉伸、压缩、弯曲、冲击、疲劳、摩擦失效形式：脆断、镦粗、磨损、咬合、啃伤、软化

问题6：分析冷作模具材料应具备哪些性能要求？性能要求：良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性能、良好的抗咬合能力。要点讨论与分析︼︻2、影响重要因素：

材料的硬度和组织（1）、硬度一般高于工件硬度的30%-50%；（2）、组织为回火马氏体或下贝氏体

◆良好耐磨性1、原因：模具与坯料摩擦模具表面凹凸痕迹痕迹与坯料表面咬合模具表面切应力机械破损要点讨论与分析︼︻知识拓展◆高强度1、原因：设计和材料选择的重要依据2、要求：拉伸屈服点、压缩屈服点。（对冷作模具冲头材料变形抗力影响最大）3、方法：适当的热处理工艺要点讨论与分析︼︻知识拓展◆足够韧性根据冷作模具工作条件而定：（1）受冲击载荷大、受偏心弯曲载荷、应力集中——较高韧性（2）小能量多次冲击载荷，模具以疲劳断裂失效——韧性要求一般，以提高疲劳抗力为主。要点讨论与分析︼︻知识拓展1、原因：材料与模具表面接触时，在高压摩擦下，润滑油膜破坏，被冲压件金属“冷焊”在模具型腔表面形成金属瘤，在成形工件表面划出道痕。2、咬合抗力：对发生“冷焊”的抵抗能力。3、影响因素：成形材料的性质、模具材料、润滑条件◆良好的抗疲劳性能◆良好的抗咬合能力原因：交变载荷要点讨论与分析︼︻知识拓展问题7：按化学成分，冷作模具钢有几类？并举例说明。相关理论要点讨论与分析︼︻问题8：按钢的性质，冷作模具钢有几类？并举例说明。按化学成分分类按钢的性质分类材料特点适应范围碳素工具钢低合金工具钢低淬透性钢T7,T8,T10,T12Cr2,9Cr2加工性能好，在薄壳硬化状态有充分的韧度和疲劳抗力，但淬透性、回火抗力和耐磨性低适于制作轻载冲裁模，一般成型模和压印模等（弹簧钢）低合金工具钢抗冲击性钢4CrW2Si,5CrW2Si60Si2Mn,6CrW2Si65Mn低碳中合金，抗冲击疲劳极好，耐磨性、抗压强度较差适于各种冲剪工具、压模、冷镦模等用钢低合金工具钢低变形性钢9Mn2V,CrWMn7CrSiMnMoV,9Mn26CrNiSiMoV,8Cr2MnSiMoV淬透性较好，淬火操作简单变形易于控制，但韧度、回火抗力及耐磨性仍不足适用于中、小批量，形状较复杂的模具高合金工具钢微变形性钢Cr12,Cr12MoV,Cr4W2MoVCr12Mo1V1,Cr5Mo1V淬透性高，中等的回火抗力耐磨性好，淬火变形小，但变形抗力和冲击抗力较小适于成批大量生产的冷冲模、中等载荷的冷挤、冷镦模等（基体钢）高合金工具钢高强韧钢6W6Mo5Cr4V5CrW5Mo2V6Cr4W3Mo2VNh5Cr4Mo3SiMnVA1属于高碳高合金钢，兼有高强度和高韧度综合性能优良适于各类重载冷水模具用钢高速钢高强度钢W18Cr4VW6Mo5Cr4V2具有高的抗压强度、回火抗力和耐磨性，韧度较差适于制造重载的长寿命的拉深模，冷挤压模知识拓展知识拓展

冷作模具结构件的材料选择与工作硬度知识拓展Q235、Q275、HT210、HT220、ZG30、ZG40应用场合：模座、模柄、卸料板、托料板、垫块等20、45应用场合：导柱、导套、推板、推杆、螺钉、销钉、顶板、挡料销冷作模具结构零件常用材料︼︻T7、T8、T8A、T10A应用场合：定位销、导正销、定位板、侧刃（挡板）、压边圈、销钉65Mn应用场合：弹簧知识拓展T10A：淬火过热倾向较小，强度和耐磨性均较T8A高，适于制造具有一定韧度且刃口锋利的工具和冷冲裁模，一般要求的弯曲模、拉深模、成形模，冷镦模冲头、切料模及平面精压模。CrWMn：属于多元素、低合金冷作工具钢，应用比较广，耐磨性好，淬火变形倾向较小，抗压强度高，易形成网状碳化物，大、中截面钢材碳化物偏析严重。适用于轻载挤压模、冲模和冷镦模等。冷作模具工作零件常用材料︼︻Cr12：属于高碳、高铬类型莱氏体钢。该钢具有较好的淬进性和良好的耐磨性，由于Cr2钢含碳量（质量分数）高达2.3%，所以冲击韧度差、易脆裂，且易形成不均匀共晶碳化物，多用于制造受冲击负荷小的要求耐磨性高的冷冲模、冲头、冷剪切模、拉丝模，压印模、搓丝板、拉深模、螺纹滚模等模具。YG15：耐磨性较低，使用强度和冲击韧度较高，适用于应力很大的情况下拉伸钢棒和钢管以及合金钢螺栓和铆钉顶锻模及其它冲压模具。知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻

3、钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中

标出。例如20MnVB钢中钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。

4、高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。

5、专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。

6、对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。知识拓展冷作模具钢中合金元素的作用︼︻

碳素结构钢和碳素工具钢，前者主要用于制造各种结构件和机器零件，一般属低碳钢和中碳钢；后者用于制造、量具、模具等，一般属高碳钢。

碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号：

Q195、Q215、Q235、Q255、Q275

知识拓展常用进口冷作模具钢的性能及用途︼︻序号国外钢号类型性能及应用场合产地国内钢号对照1A2空淬中合金冷作模具钢该钢具有较好的耐磨性、较强的韧性和良好的空淬硬化性能，广泛用于下料模和成形模、辊辊、冲头、压延模和滚丝模等。美国AISI/SAE和ASTM标准钢号Cr5Mo1V2D2高碳高铬冷作模具钢该钢具有高淬透性、淬硬性、高的耐磨性。适宜制作各种高精度、长寿命的冷作模具、刃具和量具等。美国AISI/SAE和ASTM标准钢号Cr12Mo1V13D3高碳高铬冷作模具钢该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性，但冲击韧性差、易脆裂，多用于受冲击载荷较小，要求高耐磨的冷冲模、拉丝模、压印模、拉延模以及螺纹滚模等模具。美国AISI/SAE和ASTM标准钢号Cr12

4DC11高耐磨空淬冷作模具钢该钢高温抗氧化性能好，具有良好的耐磨性和淬硬性，宜制作各种高精度的冷作模具和粉末冶金用冷压模等。日本大同特殊钢DAIDOSTEEL（株）Cr12Mo1V15DC53高强韧性冷作模具钢高温回火后具有高硬度、高韧性，线切割性良好。用于精密冷冲压模、拉伸模、搓丝模、冷冲裁模、冲头等日本大同特殊钢DAIDOSTEEL（株），是DC11的改进型Cr8Mo2SiV6DF-2

油淬冷作模具钢有良好冲载能力，热处理变形小。用于小型冲压模、切纸机刀片等。瑞典联合钢公司（ASSAB）厂家牌号。具9Mn2V7DF-3

油淬冷作模具钢具有良好的刃口保持能力，淬火变形小。用于薄片冲压模、压花模等。瑞典ASSAB厂家牌号。9CrWMn8GOA

特殊冷作模具钢钢的淬透性高，耐磨性好，用于冷冲裁模、成形模、冲头及压花模等。日本大同特殊钢DAIDOSTEEL（株）厂家钢号，是SKS3（日本JIS标准）的改进型。9CrWMn9GSW-23

高碳高铬冷作模具钢用于制作冷挤压模、冲压模、也用高耐磨性塑料模具。德国德威公司（GroditzerStahlwerkeGmbH）厂家钢号Cr12Mo1V110K100

高碳高铬冷作模具钢，该钢具有高的耐磨损性，优良的耐腐蚀性，用于不锈钢薄板的切边模、深冲模、冷压成型模等。奥地利百禄公司（BohlerGesmbH）的厂家钢号。Cr1211K110

高韧性高铬冷作模具钢该钢具有良好的强度、硬度和韧性，用于重载荷冲压模。奥地利Bohler（百禄）公司的厂家牌号。Cr12Mo1V1；12K460

油淬冷作模具钢该钢具有高的强度，热处理变形小，用于金属冲压模具等。奥地利Bohler（百禄）公司的厂家钢号。MnCrWV13STD11

空淬冷作模具钢其特点为高清净度，硬度均匀，高耐磨性，高强度。适宜制作各种高精度、形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、粉末冶金冷压模和精密量具等。韩国重工业（株）的厂家钢号，是D2的改良型。Cr12Mo1V114XW-10

空淬冷作模具钢其特点为韧性好，耐磨性高，热处理变形小。广泛用于制作重载荷、高精度的冷作模具，也用于某些类型的剪刀片。瑞典联合钢公司（ASSAB）的厂家牌号。Cr5Mo1V1表1-5调整垫片的冷冲裁模具材料选择序号零件名称材料序号零件名称材料1缓冲器橡胶13缓冲器（2）橡胶2定位销T8A14钢球453退料器4515凹模GCr154导套压板T8A16卸料板Q2755上模板HT20017螺杆456锥面压圈T8A18凸凹模固定板Q2757球面模柄Q27519下模垫板Q2758球面垫块Q27520凸凹模GCr159凸模GCr1521下模板HT20010上模垫板4522导柱2011凸模固定板Q27523弹簧65Mn12导套20任务实施︼︻表1-6冰箱门外壳的冷拉伸模具材料选择序号零件名称零件材料序号零件名称零件材料1成形凹模Cr12MoV13弹簧60Si2Mn2侧面挡块T8A14导轨T8A3导柱4515侧向止动块T8A4下模座HT25016斜滑块T8A5定位钉T8A17卸料螺钉456卸料螺钉4518斜楔T8A7压料块T8A19上模座HT2508压料板T8A20压料板T8A9凸模Cr12MoV21卸料螺钉4510凸模固定板Q27522导柱4511限位块T8A23导套4512拉杆4524导套45任务实施︼︻表1-7带中间凸缘轴冷镦模具材料选择序号零件名称零件材料序号零件名称零件材料1上模座HT25011下拉钩T8A2上模芯5CrNiMo12压缩弹簧65Mn3铰链座T8A13连接板454挡板4514下模座HT2505销轴T8A15固定板Q2756下凹模5CrNiMo16上拉钩T8A7下凹模固定板4517限位块T8A8立柱T8A18上凹模5CrNiMo9压缩弹簧65Mn19固定板Q27510下模芯5CrNiMo任务实施︼︻任务实施︼︻表1-8气门顶杆冷挤压模材料选择序号零件名称零件材料序号零件名称零件材料1拉杆4513压圈T8A2垫块4514凹模外套453凹模中套4515顶杆454凹模内套4516定位环T8A5卸料圈4517顶板456上模座HT20018拉簧65Mn7定位圈T8A19活动板458压环T8A20压力垫板459压力垫板4521小顶杆4510紧固圈T8A22斜块T8A11凸模CrWMn23下模座HT20012卸料板45单元三冷作模具的表面处理知识回顾︼︻冷作模具的模座和模柄一般选用什么材料？20、45一般作冷作模具什么零件的材料？T8A呢？载荷较轻的冲模工作零件可选择什么材料？65Mn具有什么特性？应用什么场合？冷作模具钢按化学成分有哪些种类？各举例说明。W18Cr4V的含义是什么？1．模具失效的定义及常见的失效形式。2．产生模具失效的原因及预防措施。3．模具寿命及其影响因素。4．冷作模具的失效形式。5．几种典型冷作模具的工作条件与失效形式。

学习要点︼︻任务呈现︼︻1．写出调整垫片冷冲裁模具各零件的硬度要求，并合理安排其凸凹模的热处理工艺。2．写出冰箱门外壳的冷拉深模具各零件的硬度要求，并合理安排拉深凸模的热处理工艺。3．写出带中间凸缘轴的冷镦模具各零件的硬度要求，并合理安排冷镦凸模的热处理工艺。4．写出气门顶杆的冷挤压模具各零件的硬度要求，并合理安排冷挤凸模、凹模的热处理工艺。相关理论1、重要工艺之一2、影响模具的质量和成本讨论问题1：为什么要进行热处理，对模具的哪些方面有影响？讨论问题2：模具的热处理包括两部分？两者有何区别？1、模具材料的热处理2、模具零件（准确应称工件）的热处理要点讨论与分析︼︻

在钢厂内完成，作为钢材产品供应市场，必须保证钢材的质量，如基本力学性能，金相组织等，都要符合国家或行业标准规定的要求，或者满足用户订货时与钢厂签订合同规定的要求。其特点是在大型工业炉中大批量生产，对象是轧材、锻件、模块等。

在模具制造厂或热处理专业厂完成的，其特点是小批量或单件生产；工艺多样复杂，设备精良，相对而言是精工细作。模具零件热处理工艺涉及零件的形状结构、尺寸大小和重量，精度以及热处理技术要求等许多因素，内容十分丰富，工艺千变万化。1、模具材料的热处理2、模具零件（准确应称工件）的热处理要点讨论与分析︼︻1、退火与正火2、预硬钢状态—强韧化处理（淬火和回火）3、微合金非调质钢的形变热处理（控轧控冷）

thermomechanicaltreatment

将塑性变形同热处理有机结合在一起，获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法。讨论问题：钢厂的热处理有哪些？4、热轧5、特殊要求的热处理要点讨论与分析︼︻讨论问题：模具钢退火与正火的目的是什么？各有哪些种类？

退火目的在于：使钢的硬度降至接近最低值；消除钢的内应力；使钢的化学成分均匀以及细化钢的晶粒、改善钢的组织（珠光体加先共析相（铁素体或碳化物）或球化体），为后续加工工序作准备。

正火的目的是使钢的成分均匀和组织细化（可能有贝氏体），为以后热处理工序准备有利的条件，或为了使钢达到一定的力学性能。

模具钢退火，应在带有保护气氛的热处理炉内进行，以防止氧化或脱碳等疵病的发生。钢的退火与正火工艺还可参阅热处理工艺国家标准GB/T16925-1997《钢的正火与退火》。要点讨论与分析︼︻要点讨论与分析︼︻讨论问题4：正火与退火、淬火的区别是什么？温度、冷却速度、冷却介质讨论问题5：正火的冷却速度与哪些因素有关？（1)对于大锻件和截面大的钢材，细化其晶粒并使其显微组织均匀化，为下一步淬火处理打基础；（2)改善一些钢种的板材、管材、带材和型钢的力学性能，并使之稳定在一定的水平上；（3)改善一些钢种钢材的显微组织和性能，提高它们的切削加工性。（4)细化和改善一些铸钢件的铸态结晶组织。问题讨论：最终热处理有哪些？问题讨论：预先热处理有哪些？

我国预硬化模具钢的热处理规范，可参阅有关标准，如GB/T1299-2000；YB/094-1997；YB/T107-1997等。

退火、正火、调质调质、淬火、回火要点讨论与分析︼︻正火、退火、调质、渗碳、淬火、回火、冷处理。1．正火：用以消除碳素工具钢、合金工具钢的残余碳化物网，细化不均的片状珠光体。常用模具钢的正火规范见表1-23。表1-23几种冷作模具钢的正火规范要点讨论与分析︼︻问题讨论：模具零件常采用的热处理工序有哪些？2去除应力退火：目的是消除模具淬火或精加工前的残余应力，或避免高速钢返修淬火时出现的萘状断口，其规范见表1-24

表1-24去除应力退火工艺规范要点讨论与分析︼︻3球化退火：目的在于获得满意的加工性能、为淬火作好组织准备。球化退火组织对模具最终处理后的强韧性、畸变、开裂倾向、耐磨性、断裂韧度有显著的影响。

冷作模具钢的球化退火加热温度及成批毛坯等温球化退火规范如表1-25。

表1-25冷作模具钢毛坯成批等温球化退火规范要点讨论与分析︼︻4调质：目的是为获得硬度为180~320HB的细珠光体和超细碳化物，消除碳化物网、带，消除加工后的残余应力，改善组织，便于机加工，防止淬火开裂和减小淬火畸变。冷作模具钢的调质工艺，可采用在常规淬火加热温度淬火后，再进行640~6800C的高温回火。调质后的硬度一般为≤229HB。要点讨论与分析︼︻5淬火：目的是获得最终需要的淬火组织，经回火处理后所获得的力学性能应能满足设计的要求。模具材料的淬火效果取决于淬火加热温度、保温时间、冷却方式和冷却介质等。因此正确地制定淬火工艺参数及精心的操作将会有利于达到预期的效果。冷作模具用钢的淬火工艺参数见表1-26。

表1-26冷作模具钢常用的淬火工艺要点讨论与分析︼︻6回火：淬火以后的工件应立即回火，目的是消除淬火应力，适当地降低硬度，以提高钢的韧度。合金工具钢的回火温度应根据模具的使用硬度来选择，见表1-27所示。

表1-27常用冷作模具钢的回火工艺规范要点讨论与分析︼︻冷作模具钢应避免在表1-28所示的回火脆性范围回火。

表1-28冷作模具钢的回火脆性温度范围要点讨论与分析︼︻7．冷处理：由于某些高碳高铬合金工具钢的Ms点很低，模具淬火至室温后保留较多的残余奥氏体，为使其转变成马氏体以提高硬度、耐磨性和尺寸稳定性，需要进行深冷处理，其方法见表1-29。表1-29冷处理方法及可达到的温度要点讨论与分析︼︻

冷处理冷处理亦叫冰冷处理、零下处理、深冷处理。目的:

一是使模具零件具有精度保持性，防止在室温因残余奥氏体转变而发生尺寸变化；二是促使未转变奥氏体更多地转变成马氏体，进一步提高硬度，从而提高零件的耐磨性和使用寿命。淬火冷却到室温后继续冷却到钢的马氏体转变开始点Ms以下某一温度，一般为-60~-1900C，使在室温未完成转变的奥氏体转变成马氏体。冷处理的冷处理工艺依据模具零件所采用的钢种而定，一般取-60~-800C已足够，过度地降温也不能使奥氏体全部转变，反而增加成本和开裂的可能性；特殊情况，可冷却到更低温度，如1900C左右。冷却介质，常用的有在工业冰箱中或特制的冷处理专用设备中用空气介质冷却；也有在干冰（固体CO2）加入酒精的溶液中冷却，此法一般只能冷却到600C左，且不易控温，能耗大；也有在液氮中（-1960C）冷却，此时为强调深冷，区别于一般的冷处理，亦称深冷处理。要点讨论与分析︼︻

对于某些高铬钢的冷冲模，效果尤显。冷处理时钢中残余奥氏体向马氏体转变主要发生在冷却过程中，中间停留会使奥氏体稳定化而影响马氏体转变的彻底完成。达到预定的冷处理温度，视零件尺寸大小和装炉情况，估计内外均温后即可，不需要特意延长保温时间。冷处理应在淬火后立即进行（即连续进行），但为了节约能源消耗，一般先用冷水冲洗，逐渐降温后再放入冷处理设备中或介质中。降温宜缓慢，冷速过快，易造成开裂。冷处理完成后，取出零件在空气中自然缓慢地升到室温，然后再进行回火。也有为防止开裂，淬火后先行低温（小于2000C）回火再冷处理的工艺，但冷处理效果就不太好了。冷处理主要用于冷作模具的精密零件。要点讨论与分析︼︻形状简单的工件淬火后可立即进行深冷处理，形状复杂的工件，在淬火后立即回火，然后进行冷处理，以减小工件的有或开裂。不得将淬火时未冷到常温的工件放入低温箱，否则将引起开裂。淬火工件深冷处理以前在常温下允许停留的时间决定于钢的奥氏体稳定化敏感程度，常用冷作模具钢深冷处理前在室温下允许停留的时间见表1-30。几种冷作模具钢深冷处理效果见表1-31。

表1-30不同钢种深冷处理前在室温下允许停留的时间要点讨论与分析︼︻

表1-31几种冷作模具钢深冷处理的效果要点讨论与分析︼︻要点讨论与分析︼︻问题讨论：淬火的冷却方法各有什么特点？3水淬油冷是双液淬火的一种，即将加热后的零件首先淬入冷却能力较强的水中，待工件温度降至C曲线鼻温以下接近Ms的温度时，再将零件淬入冷却能力相对较弱的油中继续冷却，以获得马氏体组织。双液淬火可有效降低零件变形和开裂的倾向。硬度是否降低与水冷时间的控制有关。

油冷冷却介质一般采用矿物质油（矿物油）。如机油、变压器油和柴油等。机油一般采用10号、20号、30号机油，油的号越大，黏度越大，闪点越高，冷却能力越低，使用温度相应提高。目前使用的新型淬火油主要有高速淬火油、光亮淬火油和真空淬火油三种。

1水冷水是冷却能力较强的淬火介质。来源广、价格低、成分稳定不易变质。缺点是在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），水处于蒸汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区（300～100℃），水处于沸腾阶段，冷却太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂。当水温升高，水中含有较多气体或水中混入不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等），均会显著降低其冷却能力。因此水适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。

要点讨论与分析︼︻4盐水和碱水在水中加入适量的食盐和碱，使高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力。其缺点是介质的腐蚀性大。一般情况下，盐水的浓度为10％，苛性钠水溶液的浓度为10％～15％。可用作碳钢及低合金结构钢工件的淬火介质，使用温度不应超过60℃，淬火后应及时清洗并进行防锈处理。

5新型淬火剂有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。

要点讨论与分析︼︻渗碳、渗氮炉要点讨论与分析︼︻

渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分.相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。例：1、Q235属于低碳钢，含碳量低，再高温度也淬不上火，最好820度渗碳30分钟，

32号机械油淬火。

2、表面渗碳淬火，渗碳层深:0.1～0.3,硬度HV500～700是什么意思?要点讨论与分析︼︻任务实施一︼︻序号零件名称零件材料表面处理方法硬度HRC1缓冲器橡胶----2定位销T8A淬火、回火52~563退料器45淬火、回火40~444导套压板T8A淬火、回火54~585上模板HT200----6锥面压圈T8A淬火、回火54~587球面模柄Q275----8球面垫块Q275----9凸模GCr15淬火、回火56~6210上模垫板45淬火、回火40~4411凸模固定板Q275----12导套20渗碳淬火60~6213缓冲器（2）橡胶----14钢球45淬火、回火40~4415凹模GCr15淬火、回火60~6416卸料板Q275----17螺杆45头部淬火43~4818凸凹模固定板Q275----19下模垫板Q275--20凸凹模GCr15淬火、回火60~6421下模板HT20022导柱20渗碳淬火60~6223弹簧65Mn淬火、回火40~45任务实施二︼︻序号零件名称零件材料表面处理方法硬度1成形凹模Cr12MoV淬火、回火60~642侧面挡块T8A淬火、回火54~583导柱20渗碳淬火60~624下模座HT250----5定位钉T8A淬火、回火54~586卸料螺钉45头部淬火43~487压料块T8A淬火、回火54~588压料板T8A淬火、回火54~589凸模Cr12MoV淬火、回火60~6410凸模固定板Q275----11限位块T8A淬火、回火54~5812拉杆45----13弹簧60Si2Mn淬火、回火40~4514导轨T8A淬火、回火54~5815侧向止动块T8A淬火、回火54~5816斜滑块T8A淬火、回火54~5817卸料螺钉45头部淬火43~4818斜楔T8A淬火、回火54~5819上模座HT250----20压料板T8A淬火、回火54~5821卸料螺钉45头部淬火43~4822导柱20渗碳淬火60~6223导套20渗碳淬火60~6224导套20渗碳淬火60~62任务实施三︼︻序号零件名称零件材料表面处理方法硬度HRC1上模座HT250----2上模芯5CrNiMo淬火、回火62~643铰链座T8A淬火、回火54~584挡板T8A淬火、回火54~585销轴T8A淬火、回火54~586下凹模5CrNiMo淬火、回火62~647下凹模固定板45淬火、回火40~448立柱T8A淬火、回火54~589压缩弹簧65Mn淬火、回火40~4510下模芯5CrNiMo淬火、回火62~6411下拉钩T8A淬火、回火54~5812压缩弹簧65Mn淬火、回火40~4513连接板45淬火、回火40~4414下模座HT250----15固定板Q275----16上拉钩T8A淬火、回火54~5817限位块T8A淬火、回火54~5818上凹模5CrNiMo淬火、回火62~6419固定板Q275----任务实施四︼︻序号零件名称零件材料表面处理方法硬度(HRC)1拉杆45淬火、回火40~442垫块45淬火、回火40~443凹模中套45淬火、回火40~444凹模内套45淬火、回火40~445卸料圈45淬火、回火40~446上模座HT200----7定位圈T8A淬火、回火54~588压环T8A淬火、回火54~589压力垫板45淬火、回火40~4410紧固圈T8A淬火、回火54~5811凸模CrWMn淬火、回火56~6212卸料板45淬火、回火40~4413压圈T8A淬火、回火54~5814凹模外套45淬火、回火40~4415顶杆45淬火、回火40~4416定位环T8A淬火、回火54~5817顶板45淬火、回火40~4418拉簧65Mn淬火、回火40~4519活动板45淬火、回火40~4420压力垫板45淬火、回火40~4421小顶杆45淬火、回火40~4422斜块T8A淬火、回火54~5823下模座HT200----训练任务︼︻确定汽车垫片的模具零件的硬度要求，并写其凸模的热处理工艺。项目二单元一热作模具的工作条件与失效形式知识回顾︼︻冷作模具常用的热处理方法有哪些？其目的是什么？什么叫调质处理？其目的是什么模具材料热处理和模具零件的热处理有什么区别？冷处理适用于什么场合？工作任务一︼︻图2-1ZF16触头座零件图

图2-2触头座挤压模结构1.上模板2.垫板3.固定板4.反挤压凸模5.预应力圈6.凹模7.支撑环8.下模座9.下垫板10.下模板11.顶件器12.顶杆13.芯轴14.正挤压凸模

1.图2-1为所示的ZF16触头座是某型号高压开关中的关键零件,材料为T2紫铜,是典型的带凸缘管形件，选择如图2-1所示的高压开关触头座的热挤压模具材料与表面处理方法，模具寿命为10万件，完成表格2-1。2．图2-3所示为某一企业生产的接线盒压铸件，材料为ZL102，力学性能：σb≥220MPa，δ≥2%，硬度≥60HB，生产2万件。（1）请选择图2-4所示的接线盒压铸模具零件的材料，并写出其硬度要求，完成表格2-2。

图2-3接线盒压铸件（2）合理安排其活动型芯Ⅰ的热处理工艺。工作任务二︼︻学习要点︼︻1．锤锻模的工作条件与失效形式。2．热挤压模的工作条件与失效形式。3．压铸模的工作条件与失效形式。钨：熔点3410铁：熔点1535沸点：2750钢：熔点1515铜：熔点1083金：熔点1064铝：熔点660镁：熔点648.8金刚石:3550各种钢:1300~1400各种铸铁:1200左右知识储备︼︻了解一些金属的熔点：知识储备︼︻压铸模了解压铸模的工作原理：知识储备︼︻了解锤锻模的工作原理：要点讨论与分析︼︻要点3、在什么环境下服役？要点1、热作模具的应用在哪些场合？要点2、热作模具哪些种类？热作模具主要用于热变形加工和压力铸造的模具主要包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类高温下承受交变应力和冲击力、要经受高温氧化及烧损、强烈水冷要点讨论与分析︼︻要点4：常见热作模具的失效形式有哪几种？造成各种失效的原因是什么？塑性变形热疲劳热磨损断裂失效分析锤锻模的工作条件与失效形式要点讨论与分析︼︻工作条件：高温（400~600摄氏度）、高压、高冲击负荷失效形式：模具型腔断裂、型腔的热疲劳、型腔的塑性变形及塌陷、型腔的磨损及燕尾开裂等学习要点讨论：要点5：分析挤压模的工作条件与失效形式要点讨论与分析︼︻工作条件：高温（400~600摄氏度）、承受压缩应力和弯曲应力，脱模时也承受一定的拉应力、冲击负荷失效形式：磨损失效、开裂失效、变形失效要点6：分析压铸模的工作条件与失效形式要点讨论与分析︼︻工作条件：与高温的液态金属接触，不仅受热时间长，而且受热的温度比热锻模要高（压铸金属时400~600摄氏度,压铸黑色金属时可达1000摄氏度以上），同时承受很高的压力（20~120MPa）；此外还受到反复加热和冷却以及金属液流的高速冲刷。失效形式：热疲劳裂纹、整体脆性开裂、熔蚀或冲蚀1.锻压设备的构造及特性锻锤(空气锤、蒸汽锤、无砧座锤、高速锤等)2.毛坯材料的性质3.模具的润滑及冷却方式4.模具的结构及制造质量5.模具合理使用要点讨论与分析︼︻要点7：影响热作模具工作条件的主要因素有哪些？（一）触头座热挤压模具工作条件与失效形式分析1、触头座的材料为T2紫铜，挤压温度为350~5100C,挤压模既承受压缩应力和弯曲应力，也承受一定的拉应力，脱模时也承受一定的拉应力。别外还受到冲击负荷的作用。模具与炽热金属接触时间较长.根据以上分析，触头座挤压模主要失效形式是模腔过量塑性变形、开裂、热疲劳和热磨损。（二）接线盒压铸模工作条件与失效形式分析接线盒压铸件的材料为ZL102，压铸温度一般为为650~7000C，压铸模具工作时与高温的液态金属接触，不仅受热时间长，，而且受热的很高，同时承受很高的压力，此外，还受到反复加热和冷却，因此型腔表面承受液态金属的冲刷、侵蚀、高温及急冷急热作用。根据以上分析，接线盒压铸模的主要失效形式是热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。任务分析︼︻任务训练︼︻

套管压铸件形状及尺寸见图2-5所示,材料为ZL102,铸件要求壁厚均匀,形状规则,内外表面光滑、无顶出痕迹及明显的浇道痕迹。铸件为中空细长锥形管件,其突出特点是细长中空,管身和内孔都有一定的锥度,且铸件两端分别有环形法兰。分析图2-6所示的细长锥形套管压铸模的工作条件与失效形式。单元二热作模具的性能要求与材料选择知识回顾︼︻常用的热作模具有哪些种类？

热作模具一般在什么环境下工作？热作模具常见的失效形式有哪些？造成热作模具的塑性变形的原因是什么？热作模具应用于什么场合？造成热作模具发生断裂的原因是什么？为什么热作模具比冷作模具容易发生疲劳失效？如何有效防止热作模具发生失效？为什么热作模具比冷作模具容易发生疲劳失效？工作任务一︼︻图2-1ZF16触头座零件图

图2-2触头座挤压模结构1.上模板2.垫板3.固定板4.反挤压凸模5.预应力圈6.凹模7.支撑环8.下模座9.下垫板10.下模板11.顶件器12.顶杆13.芯轴14.正挤压凸模1.分析图2-2所示的高压开关触头座的热挤压模具性能要求并会合理选择模具材料。工作任务二︼︻2.分析图2-4所示的铝合金接线盒的压铸模具性能要求并会合理选择模具材料。

图2-3接线盒压铸件一、热作模具的性能要求

1.热作模具材料的使用性能要求（1）高的热硬性、高耐磨性及良好的冲击韧性热硬性是指模具材料在一定温度下保持硬度、组织稳定性及抗软化的能力，它也是高温耐磨性的重要保证，如果模具没有高强度和良好的冲击韧性，就容易开裂。（2）高的热疲劳强度热作模具的工作条件是反复受热受冷，在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹（龟裂），这种现象称为热疲劳。为防止热疲劳裂纹，要求有高的热疲劳强度。

(3)良好的导热性为了使模具在工作时不致积热过多，导致力学性能下降，就要尽可能地降低模具表面的温热作模具材料的工艺性能要求度，减小模具内部的温度差，这不要求模具材料有良好的热导性。要点讨论与分析︼︻2.热作模具材料的工艺性能要求模具的加工费用约占普通模具成本的一半以上，模具材料的工艺性好坏，直接关系到模具材料的推广和应用。(1)锻造工艺性

钢的高温强度越低，伸长率越大，材料的锻造变形抗力越小，成形工艺性越好。(2)淬火工艺性

热作模具一般尺寸较大，热锻模尤其如此，为了使模具整个截面力学性能均匀，要求模具材料有高的淬透性、回火稳定性等。(3)切削工艺性

切削加工费用约占模具加工成本的90％，切削加工的难易程度将直接影响钢种的推广采用。要点讨论与分析︼︻

三、热作模具钢的分类与特性通常按热作模具钢的化学成分、用途和材料性能三种方法来分类：1．按钢的化学成分：（1）低合金热作模具钢、（2）钨系热作模具钢、（3）铬系热作模具钢、（4）铬、钼、钨系热作模具钢、（5）奥氏体系热作模具钢、（6）马氏体系热作模具钢。2．按钢的用途：（1）锤锻模用钢、（2）机锻模用钢、（3）热挤压模具钢、（4）压铸模具用钢、（5）热冲裁模具用钢、（6）特殊用途模具用钢等。3.按钢的性能：（1）低耐热高韧性热作模具钢、（2）中耐热高热强性热作模具、（3）高耐热、高耐磨性热作模具钢、（4）无磁模具钢、（5）时效硬化模具钢。要点讨论与分析︼︻常用的进口的热作模具钢。要点讨论与分析︼︻常用的国内的热作模具钢。SKD61---日本日立

8407---瑞典一胜百

STD61---韩国昌原

5CrNiMo

5CrMnMo

3Cr2W8V

锻模零件名称钢牌号硬度（HB）锻模零件名称钢牌号硬度（HB）主要材料代用材料主要材料代用材料凸模镶块3Cr3Mo3VNb4Cr5W2VSi3Cr2W8V4Cr5W2VSi5CrNiMo5CrNiMo5CrMnMo5CrMnMo444~495}390~490461~514凹凸模模体45Cr45349~390整体凹、凸模5CrMnMo8Cr3369~422上、下压紧圈4540，35349~390凹模镶块3Cr3Mo3VNb3Cr2W8V4Cr5W2VSi5CrNiMo5CrNiMo5CrMnMo5CrNiMo444~495}390~490461~514上、下垫板T7T8369~422上、下顶杆T7T8369~422导柱、导套T8T7HRC56~58要点讨论与分析︼︻热作模具的材料选择任务实施一︼︻（一）高压开关触头座的热挤压模具性能要求与材料选择1．高压开关触头座的热挤压模具性能要求通过对高压开关触头座的热挤压模具工作条件及失效形式的分析，对其的模具用钢则要求具有高的热稳定性，较高的高温强度和足够的韧性，良好的耐热疲劳性和高的耐磨性。2．高压开关触头座的热挤压模具材料选择根据高压开关触头座的热挤压模具性能要求，模具材料选择见表2-3所示

表2-3高压开关触头座的热挤压模具材料选择序号零件名称材料序号零件名称材料1上模板458下模座452垫板459下垫板3Cr2W8V3固定板5CrMnMo10下模板5CrMnMo4反挤压凸模4Cr5MoSiV11顶件器5CrMnMo5预应力圈5CrMnMo12顶杆5CrMnMo6凹模4Cr5MoSiV13芯轴5CrMnMo7支撑环3Cr2W8V14正挤压凸模4Cr5MoSiV任务实施一︼︻任务实施二︼︻（二）铝合金接线盒的压铸模具性能要求与材料选择1．铝合金接线盒的压铸模具性能要求通过对铝合金接线盒的压铸模工作条件及失效形式的分析，对铝合金接线盒的压铸模用钢的性能要求，主要是模具应有较高的耐热性和良好的高温力学性能，优良的耐热疲劳性，高的导热性，良好抗氧化性和耐腐蚀性，高的淬透性。2铝合金接线盒的压铸模模具材料选择根据铝合金接线盒的压铸模模具性能要求，模具材料选择见表2-4所示

任务实施二︼︻表2-4铝合金接线盒的压铸模具材料选择序号零件名称零件材料序号零件名称零件材料1螺钉4516斜销滑块452

推杆固定板4517活动型芯Ⅰ3Cr2W8V3推杆SKD6118活动型芯Ⅱ3Cr2W8V4推板4519动模镶块3Cr2W8V5垫钉4520挡板3Cr2W8V6螺钉4521定模镶块3Cr2W8V7动模座板4522活动型芯连接块3Cr2W8V8垫块Q23523滑块459支承板4524定模套板4510动模套板4525定模座板3Cr2W8V11螺钉4526复位杆SKD6112弹簧SKD6127浇口套3Cr2W8V13限位块4528导套T8A14螺栓4529导柱T8A15斜销T10A任务训练︼︻分析图2-6所示的细长锥形套管压铸模具的性能要求，并选择合适材料，完成格2-17。单元三热作模具表面处理知识回顾︼︻什么叫热硬性？

什么叫热疲劳现象？常用的国内热作模具钢有哪些？常用的进口模具钢有哪些？热作模具的性能要求有哪些？工作任务︼︻1.合理安排图2-2所示的高压开关触头座的热挤压模具的表面处理方法。2.合理安排图2-4所示的铝合金接线盒的压铸模具的表面处理方法。要完成本单元任务，需掌握以下知识：1．热作模具钢的一般热处理工艺。2．模具钢的其他热处理工艺。学习要点︼︻

由冶金厂供应的钢材，特别是大截面钢材，虽然已经过轧制和退火，但在钢中仍存在着许多纤维组织，使其性能呈现方向性。为消除轧材组织方向性，使其性能尽可能地均匀，并获得所需要的尺寸，必须进行充分锻造，即交替进行拔长、镦粗，至少两到三次。模块经改锻后，为消除应力，降低硬度，细化晶粒，改善组织和切削加工性能，必须进行适当的预备处理，并为最终处理作好组织准备。模块的预备处理可采用完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火等预备热处理。一般低合金锻模钢采用完全退火进行预备处理，如5CrNiMo、5CrMnMo、4SiMnMoV等锻模钢。

要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？锻造与退火

对模膛尺寸精度要求较高的锻模，可采用退火后再行进一次调质处理的方法作为预备处理。模块由于原材料成分、偏析、变形程度的不一致，在个别情况下，碳化物网状、链状沿晶界分布，以致影响使用性能，可以对模块进行正火来改善碳化物的分布和尺寸大小。要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？1、模具热处理设备的选用。

热作模具钢的淬火处理

因此对于中、小型模块多选用具有保护功能的加热设备。如盐浴炉、可控气氛炉、真空炉等，对于小型精密模具最好选用真空加热淬火炉；对于大型模具坯料的淬火加热，一般采用箱式电阻炉或井式电阻炉，此时应采取防氧化和脱碳的措施，在模腔表面涂防氧化、脱碳涂料，可以起到保护作用，而用渗碳剂、木炭、铸铁屑及中性介质的装箱保护也很实用。

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2．模具钢的淬火加热、预热参数的选用。

为避免模坯在加热过程中产生过大的热应力，宜低温装炉经充分预热后，再以800C/h的速度升到加热温度。常用锻钢的预热、加热淬火工艺参数见表2-20。要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？3．淬火冷却方法（1）预冷，目的在于降低温度，减少热应力和变形，避免开裂。模具出炉后应在空气中或保护气氛中进行预冷，预冷温度应控制在Ar3附近。推荐的预冷温度见表2-21。（2）油冷淬火，锻模一般采用10号、20号机械油或其它物理性能的油冷却。冷却槽中应装有循环冷却系统，并最好设置机械搅拌装置，已利于模膛的冷却。锻模的出油温度应控制在2000C左右（控制锻模出油后表面达到冒烟程度），出油后继续在空气中冷却，以完成马氏体转变。表2-22为锻模在油中冷却的参考时间。随着冷却槽冷却能力的不同，模具在油中冷却时间会有所差异。要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？热作模具钢的回火处理

无论热作模具钢采用哪种冷却方法淬火，淬火后的模具均应及时、充分回火，其间隔时间不得超过2h，锻模一般采用两次以上回火，第二次回火比第一次回火低20~300C。为降低回火脆性，宜采用油冷，并补充一次低温回火，以消除回火油冷后的残余应力。回火温度应根据模具的使用硬度来确定。常用锻模钢的回火工艺参数见表2-24。锻模钢的硬度与回火温度的关系见表2-25。要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？模具的表面化学热处理化学热处理能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化性等性能。几乎所有的化学热处理工艺均可用于模具钢的表面处理。

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问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？1.渗碳(2)气体渗碳(3)液体渗碳(1)固体渗碳2.渗氮渗氮也称氮化，是在一定温度下(一般在Ac1以下)将活性氮原子渗入模具表面的化学热处理工艺。渗氮后模具的变形小，具有比渗碳更高的硬度，可以增加其耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗蚀性及抗高温软化性等。渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮。要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？（3）碳氮共渗碳氮共渗是在渗碳和渗氮的基础上发展起来的一种化学热处理方法。它是将碳原子和氮原子同时渗入钢件表面的过程。

(4)氮碳共渗氮碳共渗工艺源于原西德，是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氮化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般为500～600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为“软氮化”。要点讨论与分析︼︻

问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？3.渗硼渗硼是继渗碳、氮之后发展起来的一项重要、实用的化学热处理工艺技术，是提高钢件表面耐磨性的有效方法。将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。

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问题讨论：热作模具钢常用热处理方法有哪些？

（二）模具的其他表面处理技术

1.激光表面处理技术2.电火花表面强化任务实施一︼︻序号零件名称零件材料表面处理方法硬度1上模板45淬火、回火45~48HRC2垫板45淬火、回火40~44HRC3固定板5CrMnMo淬火、回火45~48HRC4反挤压凸模4Cr5MoSiV淬火、回火40~48HRC5预应力圈5CrMnMo淬火、回火45~48HRC6凹模4Cr5MoSiV淬火、回火40~48HRC7支撑环3Cr2W8V淬火、回火40~44HRC8下模座45淬火、回火45~48HRC9下垫板3Cr2W8V淬火、回火40~44HRC10下模板5CrMnMo淬火、回火45~48HRC11顶件器5CrMnMo淬火、回火450~500HB12顶杆5CrMnMo淬火、回火450~500HB13芯轴5CrMnMo淬火、回火450~500HB14正挤压凸模4Cr5MoSiV淬火、回火40~48HRC任务实施二︼︻序号零件名称零件材料表面处理方法硬度1螺钉45淬火、回火40~48HRC2

推杆固定板45淬火、回火40~48HRC3推杆SKD61淬火、回火40~48HRC4推板45淬火、回火40~48HRC5垫钉45淬火、回火40~48HRC6螺钉45淬火、回火40~48HRC7动模座板45淬火、回火40~48HRC8垫块Q235淬火、回火40~48HRC9支承板45淬火、回火40~48HRC10动模套板45淬火、回火40~48HRC11螺钉45淬火、回火40~48HRC12弹簧SKD61淬火、回火40~48HRC13限位块45淬火、回火40~48HRC14螺栓45淬火、回火40~48HRC15斜销T10A淬火、回火40~48HRC16斜销滑块45淬火、回火40~48HRC17活动型芯Ⅰ3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC18活动型芯Ⅱ3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC19动模镶块3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC20挡板3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC21定模镶块3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC22活动型芯连接块3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC23滑块45淬火、回火40~48HRC24定模套板45淬火、回火40~48HRC25定模座板3Cr2W8V淬火、回火40~48HRC2