《金屬材料學(xué)》第4章 工模具用鋼(,又)

1、第4章 工模具用鋼 按其用途可分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。 刃具鋼可分為碳素鋼、低合金工具鋼和高速工具鋼。 模具鋼根據(jù)工作狀態(tài)可分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼。 量具鋼用來制作量規(guī)、卡尺、樣板等用來測量工件尺寸和形狀. 4.1 概述 1、工具鋼成分與性能特點主要矛盾 韌度和耐磨性間的合理平衡基體成分和K的性質(zhì)、數(shù)量、形態(tài)和分布。成分組織 一般含 0.61.3%C M+足夠數(shù)量K 。M硬度高、切斷抗力較高、耐磨性好。 什么 M ? Cr、W、Mo、V等:淬透性、耐磨性和熱穩(wěn)定性； Mn、Si輔助加入:淬透性，回穩(wěn)性 第二相K 球狀、細小、均勻分布。工藝特點 鍛造 球化退火不完全淬火 淬火

2、工藝參數(shù)要求嚴格。變形開裂傾向工藝措施熱 應(yīng) 力組織應(yīng)力變形開裂 分級加熱、分級淬火、等溫淬火、雙液淬火;零件設(shè)計與其它措施等 模具增加工藝孔減少變形開裂2、工具鋼基本性能及檢測方法 強度塑性 靜彎或扭轉(zhuǎn)試驗彎曲強度、撓度和扭轉(zhuǎn)強度、扭轉(zhuǎn)角； ?韌度硬度熱穩(wěn)定性 一般采用無缺口沖擊試樣 ? 一般硬度60HRC以上，K可適當硬度23HRC 對高速鋼，通常就是紅硬性淬透性 斷口法碳素工具鋼和低合金工具鋼； 端淬法合金工具鋼，以端淬曲線上 60HRC處距水冷端距離表示。 淬透性作用強弱順序： Si、Mn、Mo、Cr、NiMe淬透性,只有溶入A中，才起作用；Me作用隨鋼中含碳量而變化，如Si。工具鋼淬

3、透性隨熱處理條件而變化,如V 注意點Si對不同含C量鋼的淬透性影響 V在不同淬火溫度時對淬透性的影響 4.2 碳素鋼及低合金工具鋼 1、碳素工具鋼 T7T13做低速切削的刃具和簡單的冷沖模。淬透性低，斷面尺寸小于15mm的工具。 T7有較好塑韌性，宜做受沖擊的刃具，如鑿子等； T8易過熱，制造形狀簡單的木工工具等； T10、T12耐磨性較好，強度高，但韌度低，制造不受沖擊或沖擊較小形狀簡單的工具，如車刀、銑刀等 淬火冷卻方式常用水-油雙液淬火、分級淬火. 成本低、工藝性能好、用量大。2、低合金工具鋼 淬火工藝T淬為Ac1 +3050油冷，熔鹽分級淬火，等溫淬火(B等溫淬火和M等溫淬火) 一般組

4、織含碳量0.50.6的M+未溶粒狀K合金化 Cr、Si、W、Mo、Mn 、V等元素，耐磨性和回穩(wěn)性，淬透性采用緩冷方式，變形開裂 Cr: 1%左右，細化K，均勻分布； Mn: 主要淬透性; Si: 低溫回穩(wěn)性，Si強化F,切削加工性,脫碳敏感性，不單獨加入； ? W: 0.51.5%，W含量太多K類型轉(zhuǎn)變，且使K分布不均勻，惡化性能。 V: 過熱敏感性,細化晶粒, 回穩(wěn)性合金元素具體作用9SiCr： Si / Cr淬透性，D油60HRC； K細小、均 勻不容易崩刃； 分級淬火或等溫淬火處理，變形較??； Si使鋼的脫碳傾向較大。 適于制作形狀較復(fù)雜、變形要求小工件，特別是薄刃工具，如絲錐、扳牙、

5、鉸刀等。CrWMn： Cr、W、Mn復(fù)合，淬透性，D油=5070mm； AR在1820%，淬火后變形??； 含Cr、W碳化物較多且較穩(wěn)定，晶粒細小高硬度、高耐磨性； 回穩(wěn)性較好，250回火，10%AR + K1回火回火 M回 + M + 少量AR + K2 M回 + AR （少量） + K3（ K1 等以示區(qū)別）W18Cr4V高速鋼回火次數(shù)與殘余奧氏體量（a）和性能（b）的關(guān)系 W18Cr4V鋼回火一次金相組織 （400X） W18Cr4V鋼回火三次的金相組織 （400X） 同步熱處理 ： 關(guān)鍵是正確選擇回火溫度與保溫時間，以 便和淬火工藝相匹配。 思考:可能有什么問題?表面處理： 強化方法:化

6、學(xué)熱處理或在刀具表面覆層 表面氮化、表面硫氮共滲等多元共滲、蒸氣 處理等，560。物理氣相沉積(PVD法)， 在表面沉積TiC等覆層。新型工具鋼： 日本神戶鋼鐵公司開發(fā)粉末工具鋼Fe18Cr2Mo1V2.2C( KAD181)，經(jīng)HIP后不用鍛造，具有很好的性能，在模具、輥子、刀具等方面應(yīng)用很廣泛 美國開發(fā)坩堝粉末冶金法（CPM）韌性和耐磨性,使用壽命。如CRM T440V(Fe17Cr0.4Mo5.5V)的耐蝕性與不銹鋼T-440C差不多，但耐磨性是T-440C的幾倍，制成的造球機刮刀，其實際使用壽命是T-440C的20倍. 經(jīng)濟合金化是高速鋼的一個發(fā)展方向，在不降低性能的前提下盡可能降低鋼

7、中的W含量 工模具表面技術(shù): 是高速工具發(fā)展的一個重要方面，近年來已成功利用離子滲入法在工具表面涂覆TiC、TiN、Ti(C,N)等涂層，發(fā)揮了優(yōu)越的性能。在新型工具材料的開發(fā)上具有重要的意義。 日本開發(fā)了以硼砂熔鹽為基稀土釩共滲工藝，經(jīng)過該工藝處理的模具耐磨性比常規(guī)處理的要提高2.8倍。這些研究提高了工模具性能和使用壽命。這些研究都是不可忽視的開發(fā)課題.作業(yè)： 試比較W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、 W18Cr4VCo5、 W6Mo5Cr4V2Al四種高速鋼的合金化、熱處理工藝、組織、性能及應(yīng)用的異同點，并分析高速鋼的發(fā)展趨勢。（3.31日前發(fā)到郵箱，算平時成績，過期不候?。?.4 冷

8、作模具鋼 金屬在冷態(tài)下變形 拉延、沖壓、冷鐓或冷擠成形等共同特點 工作T不高，模具主要承受高壓力或沖擊力，有強烈的摩擦 主要技術(shù)要求為具有高硬度和耐磨性，有一定韌性技術(shù)要求部分沖裁模典型沖壓模及產(chǎn)品一、低合金工具鋼 常用低合金工具鋼有9Mn2V 、CrWMn 、GCr15、9SiCr等。 和碳素工具鋼相比，這類鋼的淬透性比較高，熱處理變形較小，耐磨性也較好，所以可制造工具尺寸較大、形狀比較復(fù)雜、精度要求相對較高的模具。 9Mn2V特點： Mn淬透性，D油= 30mm； Mn MS，AR約2022%，變形??； V能克服Mn缺點,過熱敏感性，細化晶粒； 硬度稍低，回穩(wěn)性較差 200以下回火； VC

9、使鋼的磨削性能變差。 各種類型的中小冷作模具都可采用。Section 2 冷作模具材料的主要性能要求二、高鉻和中鉻模具鋼 1、高碳高鉻模具鋼 主要有Cr12、Cr12MoV鋼。 Cr12MoV鋼具有高淬透性，截面200300mm 以下可以完全淬透。Cr12MoV鋼主要制造大 尺寸、形狀復(fù)雜、承受載荷較大的模具，曾經(jīng) 有“冷作模具王牌”之稱。 組織變化特點一： 選擇T淬和回火溫度來控制工具的變形。 調(diào)節(jié)淬火溫度： T淬 AR 體積V 一定程度可抵消M轉(zhuǎn)變所引起的脹大；調(diào)節(jié)回火溫度： 450，AR轉(zhuǎn)變?yōu)镸 體積 組織變化特點二： 隨T淬升高，K溶解量增加，奧氏體合金度增加，淬火后殘余奧氏體增加，硬

10、度下降。淬火溫度的波動可引起組織和性能的較大變化。一次硬化法 低淬和低回晶粒細小，強韌性好。9801030淬火150170回火，硬度為6163HRC，殘奧量少。12左右未溶（Cr，F(xiàn)e）7C3碳化物。 一次硬化法使用較普遍二次硬化法 1050l100500左右多次回火，硬度回升到6062HRC。熱硬性較好，強韌性較低。二次硬化法適合于工作溫度比 較高（400500）且受載荷不大或淬火后表面需要氧化處理的模具。退火工藝淬火溫度2、高碳中鉻模具鋼 Cr5Mo1V （美A2）是值得推廣的空冷淬硬冷作模具鋼，是國際上通用的鋼種。100mm以下可空冷淬硬，適用于形狀復(fù)雜、要求熱處理變形小又需要好的耐磨性

11、和良好韌度的冷作模具，如下料模、成形模、沖頭、剪刀片等。 典型鋼號：Cr4W2MoV和Cr5Mo1V。K以M7C3型為主，分布較均勻，具有耐磨性好和熱處理變形小的特點，適于制造既要求有高的耐磨性，又具有一定韌度的模具。3.高強韌性冷作模具鋼及熱處理降碳高速鋼(6W6Mo5Cr4V)的特性與W6Mo5Cr4V2鋼相比，碳降20wt%，釩降50wt%，減少碳與釩的含量，降低MC型碳化物和碳化物的總含量，改善碳化物分布的均勻性，使晶碳化物不均勻度降低1-2級。淬火硬化狀態(tài)的抗彎強度與塑性提高30-50%，沖擊韌性提高50100，良好的二次硬化能力和熱穩(wěn)定性560-580回火硬度60-63HRC。等溫

12、退火工藝熱處理工藝 對性能的影響 用途取代高速鋼或高碳高鉻鋼，制作易于脆斷或劈裂的冷擠壓凸模或冷墩凸模，成倍提高模具的使用壽命。用于大規(guī)格的圓鋼下料剪刀，能提高壽命數(shù)十倍。7Cr7Mo2V2Si鋼的特性性能優(yōu)異：抗彎強度可達5000MPa以上，沖擊韌度k值達100J/cm2以上，沖擊韌性比6W6Mo5Cr4V高近一倍。應(yīng)用：適宜制造高負荷的冷擠、冷墩、冷沖模具。但脫碳敏感性比高鉻鋼大，采用真空加熱淬火。4. 抗沖擊冷作模具鋼及熱處理鋼的特點：過剩碳化物少，組織均勻，多元的團溶強化和回火碳化物的彌散強化, 高強度、高韌性、高沖擊疲勞抗力。用于風(fēng)動工具、沖剪工具、大/中型沖墩模、精壓模等。弱點是抗

13、牙能力低，熱穩(wěn)定性差，淬火變形難以控制。典型鋼：60Si2Mn：普及型彈簧鋼，用于風(fēng)鏟、沖擊鉆探工具?；鼗鹂沽^好，300一350回火硬度為57HRC，抗拉強度達到1900MPa，400回火硬度為4852HRC，高的強韌性。5. 特殊冷作模具鋼及熱處理耐腐蝕模具鋼：9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4成分特點：馬氏體組織中含12%以上的Cr，碳不能太低，保持高硬度和耐磨性。熱處理：鍛打溫度1100-1130，800-840軟化退火，保溫后爐冷到500后空冷，淬火溫度1050-1100油冷160-260回火。無磁模具鋼：1Cr18Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、7Mn1

14、5Cr2Al3V2WMo成分特點：加入奧氏體形成元素Ni、Mn等，獲得奧氏體結(jié)構(gòu)，在磁場中不被磁化。熱處理：鍛打高溫退火(870-8903-6h)，爐冷到500出爐空冷固溶處理(1150-118015-20h鹽浴爐or 30h空氣爐)，水冷時效處理(7002h)，空冷。得到硬度48.5。6. 硬質(zhì)合金模具材料及熱處理鋼結(jié)硬質(zhì)合金特性：工藝性能好：退火狀態(tài)可機械加工，可鍛造和熱處理。物理、力學(xué)性能好：淬火處理獲得高硬度，硬質(zhì)相強化。4.5 熱作模具鋼 使熱或液態(tài)金屬獲得所需形狀 模具是在反復(fù)受熱和冷卻條件下工作.模具受熱時間越長，受熱程度就越嚴重. 許多模具還受到較大沖擊力。工作條件苛刻 模具鋼

15、應(yīng)具有高抗熱塑性變形能力、高韌性、高抗熱疲勞、良好的抗熱燒蝕性服役條件技術(shù)要求 鋼碳含量質(zhì)量分數(shù)一般在0.30.6%，還加入Cr、Mo、W、Si、Mn、V等合金元素，以提高鋼的各種性能。 根據(jù)工作條件熱作模具鋼可分為三大類：熱錘鍛模具鋼，熱擠壓、熱鐓鍛及精鍛模具鋼和壓鑄模用鋼。汽車轉(zhuǎn)向節(jié)熱鍛模(大型,700675400mm)一、 熱錘鍛模鋼 服役條件性能要求1）反復(fù)冷、熱 龜裂、熱疲勞 熱疲勞抗力A1， 硬度是有利的；2）表層溫度500,沖擊力大熱強性韌度高溫回火； 消除回脆,整體性能好；3）強烈摩擦磨損模具高溫耐磨性4）模具尺寸比較大淬透性好，導(dǎo)熱性好2、成分特點 C：一般在0.450.60

16、%，以保證一定硬度和沖擊韌度。 Cr：一般1%左右，淬透性，回穩(wěn)性，改善AK； Ni：能 AK ，和Cr共同作用鋼淬透性； Mn：主要代Ni，但Mn 過熱敏感性和回火脆性。 Si：能強度、回穩(wěn)性和耐熱疲勞性，Si量1% 。 Mo、V：有效地細化晶粒，過熱傾向，回穩(wěn)性。 Mo（W）最重要的作用是鋼的回火脆性. 所以， 不但熱錘鍛模鋼都含有Mo元素，其它熱作模具鋼也都用Mo（W）合金化。使用最廣泛的是5CrNiMo和5CrMnMo鋼 。 3、工藝特點 硬度要求：小型模硬度要求在40 44HRC，相對較高； 大型模硬度在3538HRC為宜，相對較低。?鍛模模面：大中型模36 42HRC，較高； 鍛模

17、模尾：大中型模30 35HRC，較低。? 思考：鍛模模面和模尾硬度不同，在工藝上有什么措施? 熱處理工藝：5CrNiMo5CrMnMo: T淬 830860; T回 450580左圖 強度和韌度與T回 的關(guān)系右圖 硬度與T回的關(guān)系5CrNiMo熱處理工藝： 600-650預(yù)熱 830-860奧氏體化 油淬防止開裂工藝： 600-650預(yù)熱 830-860奧氏體化 150油等溫硝鹽爐2-3h，獲得MBAr。915CrMnMo熱處理工藝退火：850870加熱680等溫空冷，退火硬度197241HBS。淬火：840-860加熱油淬冷卻到150-180出油回火。925CrMnMo力學(xué)性能(與5CrNi

18、Mo相比)Mn替代Ni，節(jié)省Ni常溫和高溫下的塑性和韌性下降淬透性低過熱敏感性大熱疲勞性能差應(yīng)用比5CrNiMo淬透性及韌性均低。適用于制造強度和耐磨性要求較高，韌性要求不甚高的中、小型錘鍛模具及部分壓力機模塊(最大邊長400mm)?？捎糜诠ぷ鳒囟鹊陀?00的小型熱作模具。93工藝要求： 注意保護模面和模尾，以避免脫碳。 加熱要注意預(yù)熱，450左右預(yù)熱，升溫速度要慢, 50/h； 冷卻要注意預(yù)冷，預(yù)冷到780左右，循環(huán)油冷，冷至150200取出； 淬火后必須立即回火，絕對不允許冷至室溫。 思考：為什么?上圖 鍛模加熱時 的保護右圖 鹽浴中燕尾 部分的回火二、熱擠壓模鋼 和熱錘鍛模相比，熱擠壓模

19、在工作時需要較長時間與被變形加工的金屬接觸，其受熱的溫度往往更高。熱擠壓模還承受很大的應(yīng)力和摩擦力。 這類模具的尺寸一般都不大，比錘鍛模要小。熱擠壓模主要要求有高的熱穩(wěn)定性、較高的高溫強度、耐熱疲勞性和高的耐磨性。有鉻系、鎢系和鉬系熱模具鋼三類。鉻系： 4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2SiV等常用。淬透性較高，較高的強度和韌度，抗氧化性較好。常用于制造尺寸不大的熱鍛模、鋼及銅的熱擠壓模、鋁及銅合金的壓鑄模等。 3Cr2W8V鋼使用最多，具有高的熱穩(wěn)定性、耐磨性，但韌度和抗熱疲勞性較差。國外已基本停止，以H13(4Cr5MoSiV1)代之。鎢系：含5%Cr鉻系熱作模具鋼H1

20、1(4Cr5MoSiV)用途：制作高速錘鍛模理想，有時作壓鑄模或擠壓模退火：880加熱750等溫爐冷到500空冷， 獲得珠光體，退火硬度192-235HBS，最好可控氣氛爐中。淬火回火：1000-1020加熱油淬或分級淬火，硬度50-52HRC；540-600回火，硬度40-45HRC。98H13(4Cr5MoSiV1)特點：比H11中V高(1%左右)，熱強性和熱穩(wěn)定性高于H11, 具有較高的韌性和冷熱疲勞抗力。退火：8002h7502-4h爐冷到500出爐，硬度192-229HBS，鍛后立即球化退火。淬火：兩次預(yù)熱1020-1050油淬(53-55HRC) 或空淬或分級淬火560-630回火

21、(40-50HRC)。99 4Cr5W2SiV特點：Wv=0.6-1.0%, 2%W替代1%Mo，性能、鍛造、熱處理與H13相似。1003Cr2W8V力學(xué)性能：主加元素是W18Cr4V的一半，被稱為半高速鋼。 W越高，熱穩(wěn)定性越高，耐磨性越好；Cr提高淬透性，抗回火能力較高，但冷熱疲勞抗力差。550回火時出現(xiàn)二次硬化峰，淬火溫度越高，二次硬化峰值的硬度越高，熱強性越好。W2C析出，650時沖擊韌度最低，高溫韌性較差。1012022/7/14熱處理工藝退火：840-880加熱720-740等溫退火，組織為FFe3W3CCr23C6, 硬度不大于241HBS。淬火和回火：動載荷小的模具高淬高回11

22、40-1150淬火650-680回火。動載荷大的模具低淬低回1050-1100淬火550-6502h兩次回火，硬度40-50HRC。應(yīng)用 壓力機鍛模、熱擠壓模、墩鍛模、壓鑄模、剪刀。102三、壓鑄模鋼 壓力鑄造是在高的壓力下，使液態(tài)金屬擠滿型腔成型。在工作中模具反復(fù)與熾熱金屬接觸. 要求壓鑄模具鋼有高的耐熱疲勞性、較高的導(dǎo)熱性、良好的耐磨性及耐蝕性和一定的高溫強度等鋁合金壓鑄模 壓鑄模具鋼的選擇首先要根據(jù)澆注金屬的溫度和澆注金屬的種類來決定。 鋅合金、鋁合金、鎂合金是低熔點的金屬合金，可以選擇30CrMnSi、40Cr、5CrMnMo等低合金鋼來制造壓鑄模具。如壓鑄鋅合金的模具可采用5CrMn

23、Mo鋼，也可使用40Cr調(diào)質(zhì)鋼. 壓鑄鋁、鎂合金的模具目前常選用3Cr2W8V、H13和4Cr5MoSiV1鋼 銅合金和黑色金屬的熔點比較高采用難熔金屬為基的合金，如鉬基合金、鎢基合金等4.6 其它類型工具用鋼 1、耐沖擊用鋼 切邊、沖孔、剪切等剪切力和一般模具比，刃口薄沖擊力和刃具比，沖擊力大耐磨性韌度高韌度耐磨C%，回穩(wěn)性,形成穩(wěn)定K+ Si、W+ W、V 中高碳，0.40.6% 低合金，+ W、Si、V、Cr 常用鋼號4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等。 Si、Cr：低溫回火穩(wěn)定性，并推遲低回脆性區(qū)，因此可回火溫度到280，而得到較高的韌度，特別是Si元素更為有效；這些元素

24、都淬透性、強度和耐磨性。 W：進一步耐磨性和細化晶粒，W還能有效地回火脆性，所以含W鋼可在430470回火，可得到更好的韌度。2、塑料模具用鋼 對塑料模的要求：加工表面應(yīng)有高的光潔度，所以要求模具 材料夾雜物少，組織均勻，表面硬度高；表面耐磨耐蝕，能長期保持表面光潔度；有足夠的強韌性，能承受一定負荷而不變形；變形要小，以保證互換性和配合精度。 塑料模具用鋼范圍非常廣泛，作為塑料模具專用鋼并已納入國家標準的僅有十余個. 塑料模制造成本高，材料費只占模具成本的一小部分，一般在10 20%，有時甚至低于10%。因此模具材料一般是優(yōu)先選用工藝性好、性能穩(wěn)定和使用壽命長的材料。 常用牌號有SM4Cr5M

25、oSiV、 SM2Cr13 等。一、塑料模具材料的使用性能要求1. 較高的硬度、耐磨性和耐蝕性硬度：取決于塑料的性質(zhì)和塑料制品的表面質(zhì)量要求。耐磨性：塑料填充和流動的壓應(yīng)力及摩擦力，較高的耐磨性保持型腔不變。磨損方式有：主要磨粒磨損、其次粘著磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損。磨損抗力與碳化物分布狀態(tài)有關(guān)：網(wǎng)狀或沿晶析出碳化物降低耐磨性。耐蝕性: 塑料成型中產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物析出，如：熱固性塑料中一般含有固體填料，且在交聯(lián)反應(yīng)過程中，會有腐蝕性化學(xué)氣體等物質(zhì)釋放。2. 較高的強度、韌性和疲勞強度塑料注射成型的壓力：39-196MPa，閉模壓力為注塑壓力的1.5-2倍。一定的硬度和強度保證模具型腔無變形。移動式

26、壓縮?；蜃⑸淠＝?jīng)常受到?jīng)_擊或碰撞。尺寸較大、形狀復(fù)雜的塑料模具，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜易集中，要求高的韌性。工作頻率較高，要求較好的疲勞強度。3. 耐熱性服役溫度20-350，局部超過400，產(chǎn)生回火軟化。Cu或Al合金制造的塑料模具，導(dǎo)熱性好，使用溫度低。4. 尺寸穩(wěn)定性較低的熱膨脹系數(shù)。穩(wěn)定的組織，深冷處理消除Ar。鋼的熱脹系數(shù)小，最小18Ni馬氏體時效鋼，銅合金次之，鋁合金和鋅合金的熱脹系數(shù)最大。5. 導(dǎo)熱性良好的導(dǎo)熱性，促進塑料制品的成型速度。Cu合金Al合金鋼。二、塑料模具材料的工藝性能要求1. 切削加工性和表面拋光性塑料制品形狀復(fù)雜，表面質(zhì)量要求高或有精細花紋圖案，要求模具便于切削、易于拋光

27、、光刻性能良好。進行預(yù)硬處理，切削前熱處理，硬度35-45HRC，加工到位便使用。拋光性和光刻蝕性對冶金質(zhì)量要求高，如：非金屬夾雜物少、組織均勻細致、硬度均勻。2. 塑性加工性型腔尺寸不大的多腔模具，在再結(jié)晶溫度下擠壓成型,要求塑性好、變形抗力低、硬度低于135HBS。冷擠壓前退火，降低硬度、細化晶粒、消除應(yīng)力。加工成本75%，材料和熱處理成本10%，但選材很關(guān)鍵。利用超塑性(鋼超塑性下形變率達200%)制造模具，制作成本低、周期短。步驟：軋制反復(fù)淬火熱機械處理固溶處理時效處理超塑性溫度下緩慢擠壓成模具。3.電加工性電火花、線切割是制造幾何形狀復(fù)雜模具型腔的主要方法。放電燒蝕產(chǎn)生不重要的硬化層

28、，影響模具壽命。4. 熱處理工藝模具尺寸精度高，熱處理工藝簡單，變形小。脫碳敏感性、淬火應(yīng)力與淬火開裂傾向、淬透性、淬硬性、熱處理變形，對模具力學(xué)性能和塑料成型質(zhì)量影響很大。5. 表面處理工藝性表面處理不改變模具整體性能，改善耐磨抗蝕性能。表面處理：鍍鉻、滲碳、氮化、碳氮共滲等。6.表面刻蝕性能和鏡面加工性能刻蝕花紋、文字、圖案等標記?？涛g方便，不產(chǎn)生裂紋和變形。鏡面加工的要求超清凈鋼: 夾雜少，碳化物尺寸小、數(shù)量少、分布均勻。硬度：硬度越高，鏡面加工性能越好，因不產(chǎn)生拋光劃痕。組織均勻性：越均勻，鏡面加工性能越好。7.焊接性模具結(jié)構(gòu)更改、使用中磨損或開裂，需補焊。模具具有一定的焊接性能，在預(yù)

29、熱、緩冷等條件的支持下，完成補焊或堆焊工序。塑料模具及熱處理分類(按強化方式或服役特性) 滲碳型預(yù)硬型整體淬硬型耐蝕性時效硬化型性其它型1. 滲碳型碳素滲碳鋼：成分簡單，價格便宜，如10, 20鋼, 淬透性差，適合于承受小載荷的模具。合金滲碳鋼：制造截面大、承受載荷大的模具，如：20Cr、12CrNi2、12CrNi3、12CrNi4、20Cr2Ni4等。熱處理工藝滲碳后先緩冷，然后進行一次淬火。淬火溫度通?？刂圃?10一850間，使模具表面和心部組織同時得到改善。性能要求高，采用二次淬火。第一次淬火細化心部組織，消除滲碳層網(wǎng)狀碳化物；但因溫度過高，馬氏體粗大，經(jīng)760-830二次淬火，滲碳層

30、為隱晶馬氏體均勻碳化物。合金滲碳鋼，滲碳后直接淬火，產(chǎn)生大量Ar。滲碳空冷后高溫回火，消除Ar。2. 預(yù)硬型分類：調(diào)質(zhì)預(yù)硬型和易切削預(yù)硬型。為避免大、中用精密塑料模具熱處理后的變形，保證模具的精度和使用性能而開發(fā)的一種塑料模具材料。調(diào)質(zhì)預(yù)硬型目的和方法：避免熱處理變形和開裂，調(diào)質(zhì)到30-40HRC后加工成模具，用于型腔復(fù)雜、精密、使用壽命長的大、中型塑料模具。成分特點：中碳低合金，C 0.35-0.65%，含有一定量的Cr、Mn、V等。典型鋼種4Cr5MoSiV1，適合于聚甲醛、聚酰胺樹脂的注射成型。3Cr2Mo(P20), 850-880淬火580-640回火，HRC28-35,適合于大中型

31、精密模具(電視機、洗衣機殼體)。易切削預(yù)硬型概念：在調(diào)質(zhì)預(yù)硬型基礎(chǔ)上，添加S、Se、Ca等易切削元素形成。典型鋼種5CrNiMnMoSCa(5NiSCa)8Cr2MnWMoVS(8CrS)40CrMnVBSCa(P20BSCa) Y55CrNiMnMoV(SMI)制造大中型精密注射模和精密冷作模具熱處理工藝以40Cr、3Cr2Mo、8CrMnWMoVS為例淬火：回火：大于450回火，但要避免第二類回火脆，加入Mo、W來避免。3.整體淬硬型定義：模具切削加工后，整體進行一定的淬火、回火處理，獲得所需力學(xué)性能的塑料模具鋼。典型材料碳素工具鋼：T7A、T8A、T10A，做形狀簡單、尺寸小、變形要求不

32、高的模具。低合金工具鋼：9SiCr、CrWMn，做形狀復(fù)雜、尺寸較大、形狀精度要求高的模具。高合金工具鋼：Cr12V1、Cr12Mo，做高耐磨、形狀復(fù)雜的大型模具。熱處理工藝常規(guī)淬火低回，少數(shù)淬火高回，熱處理硬度45HRC以上。形狀復(fù)雜模具，粗加工熱處理精加工。4. 時效硬化型定義：C低M高，固溶處理后為單一飽和組織，通過較低低溫度時效，析出細小彌散金屬間化合物，模具強度和硬度提高。固溶處理后進行加工，制造高精度和形狀復(fù)雜的模具。典型鋼種25CrNi3MoAl：C和Ni低，價格低于馬氏體時效鋼，調(diào)質(zhì)硬度230-250HBS，時效后38-42HRC，鏡面研磨好、表面刻蝕性好、焊接修補性好制作普通

33、和高精度模具。18Ni類低碳馬氏體時效鋼：Ni18%，Co8-9%，Mo3-3.5%，Ti0.05-0.1%，Al0.05-0.15%。淬火獲得單一M，時效析出Ni3Mo。制作精度高、超鏡面、型腔復(fù)雜、大截面模具。5.耐蝕性背景：生產(chǎn)聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS抗燃樹脂等化學(xué)性腐蝕塑料制品，成型中分解腐蝕性氣體，對模具產(chǎn)生腐蝕。典型鋼種高碳高鉻型，9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13等。馬氏體時效不銹耐酸鋼，1Cr17Ni2析出硬化不銹鋼，0Cr16Ni4Cu3Nb熱處理工藝高碳高鉻耐蝕型：球化1050-1100加熱油淬或空冷或100-150熱油中冷卻150-400回火。組織

34、為回火，馬氏體少量Ar碳化物。析出硬化不銹鋼0Cr16Ni4Cu3Nb(PRC): 淬火后獲得單一M，硬度32-35HRC切削加工460480時效析出彌散碳化物。6. 其它型銅合金: 鈹青銅，ZCuBe2、ZCuBe2.4，采用時效強化提高性能。用于吹塑模，注射模，高導(dǎo)熱、高強度、高耐熱的模具。鋁合金：ZL101LC9，制作高導(dǎo)熱率、形狀復(fù)雜的模具。鋅合金：Zn-4Al-3Cu共晶合金，制作光潔而形狀復(fù)雜的模具，降低生產(chǎn)費用，縮短生產(chǎn)周期。Section 3 塑料模具材料及熱處理工藝專用實例一、選材原則1. 根據(jù)模具服役條件和制品質(zhì)量選材表面要求硬、耐磨，心部要求韌性的，選擇滲碳型。型腔復(fù)雜、精度要求高和壽命長的模具，為防止變形，選擇預(yù)硬型。以玻璃纖維做填充劑的熱塑性制品的注射?；驘峁绦运芰蠅嚎s模，具有較高的硬度、耐磨性、抗壓強度、韌性、拋光性和電加工性，采用整體淬硬型，防止局部變形和磨損。對于聚氯乙烯、聚苯乙