模具材料及熱處理課件

常見模具材料及熱處理PCEBGMIBGDT(II)沖模廠講師:馬勝忠2007.01.30

C版模具標準系列之六目錄一、鋼材簡介二、公司模具材料的簡介三、熱處理基礎(chǔ)知識四、模具零件失效一、鋼材的簡介2.按鋼的化學成份分類:

(1).碳素鋼;A.普通碳素鋼(A0~A5)B.碳素結(jié)構(gòu)鋼(05/05F~70)C:碳素工具鋼(T7~T13,T13A)(2).合金鋼:

A.低合金鋼(合金元素≦5%);

(9Mn2v,9CrWMn)

B.中合金鋼(合金元素5~10%);

(5CrWMn,5CrW2Si)

C.高合金鋼(合金元素≧10%)（Cr12MoV,Cr12)

3.按碳含量分類:

(1).低碳鋼(C≦0.25%);(2).中碳鋼(C≦0.25~0.6%);

(3).高碳鋼(C≧0.6%)。1.冷作模具鋼2.熱作模具鋼模具鋼介紹1.1﹑冷作模具鋼的性能特點:

A.高的硬度、強度和耐磨性;

B.足夠的韌性;

C.熱處理變形小;

D.良好抗回火穩(wěn)定性,熱處理變形小1.2﹑化學成分特點:

A.高碳1.0%以上;

B.加入較多的鉻、錳、鎢、鉬、釩等1:冷作模具鋼介紹1.5公司常用冷作模具材料化學成份2.1﹑熱作模具鋼的性能要求:

A.一定的硬度和足夠的耐磨性;

B.在高溫下保持高的強度和良好的衝擊韌性;

C.高的淬透性;

D.良好的導(dǎo)熱性能;

E.優(yōu)良的耐熱疲勞性能;

F.良好的耐蝕性能和抗氧化能力;

G.良好的工藝性能。2:熱作模具鋼介紹2.2﹑化學成分特點:

A.中碳0.4~0.6%之間;

B.加入提高淬透性的元素，鉻、鎳、錳等;

C.加入能抑制回火脆性的元素鉬、鎢;

D.加入能提高回火穩(wěn)定性的元素鉬2.3﹑常用熱作模具鋼:

A.熱鍛模具用鋼:5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoV1Si等;

B.壓鑄模具用鋼:3Cr2W8V、DAC、SKD61、DIEVAR2.4﹑熱處理工藝特點:

A.淬火+高溫回火;

B.化學熱處理

常用模具材料化學成份比較匯總2.6﹑模具材料價格比較材質(zhì)價格光板毛坯料ASP2315991440SKH5112061060SKD11238194SLD>10mm445>10mm345<10mm345<10mm286Cr12Mo1V12001779CrWMn11811845#3532A33227二、公司模具材料的簡介2:常見模具材料性能簡介

SS41(JIS)為日本鋼材牌號,相當於中國的A3鋼.

A.屬於低碳結(jié)構(gòu)鋼.

B.含碳量為0.30%,不能進行熱處理,

C.硬度不高HRC20;

D.塑性較好,強度較低,機械加工性能好,可以滿足模具中非成形模板性能要求.

E.適用於模具結(jié)構(gòu)中的打背板,上托板,下托板,上墊腳,下墊腳,上模座,下模座,夾板等受力不大的模板和零件.

SKD11(JIS)相當於中國的Cr12MoV

A.冷作模具合金工具鋼.

B.是高C,高Cr型合金鋼.各元素含量1.70%C,11.00~12.50%Cr,0.40~0.60%Mo,0.15~0.30%V.

C.高碳保証獲得過飽和的馬氏體(該組織很硬),以確保高硬度,高耐磨性和一定的熱硬性(鋼材在高溫如500攝氏度仍能保証足夠的硬度).

D.鉻可以極大地增加鋼的耐磨性能,同時還大大改善了鋼的淬透性(鋼材淬火後能獲得外部較硬,心部較軟的現(xiàn)象稱為淬透性.淬硬的越多表明淬透性越好).

E.鉬釩不僅增加回火的穩(wěn)定性,尚可細化晶粒改善碳化物不均勻性,提高鋼的強度和韌性.正常為HRC58~64.

F.適用於受力較大的模具成形模板.如上打板(通常熱處理HRC52)和下模板(通常熱處理HRC58).

YK30(SK3)該鋼材為日本牌號,

A.含碳量較高,屬於碳素工具鋼（T10）B.YK30是SK-3的改良鋼種,具有較SK-3更佳的強韌性和硬化能,同時還有易加工性能,且具有一般高碳鋼的高硬度和高耐磨性.

C.各元素含量為:1.0~1.1%C,0.8~1.1%Mn,0.2~0.6%Cr.D.熱處理後硬度為HRC50,用於局部受力較大的模板(采用一般的鋼板會產(chǎn)生較大的變形)

E.適用模具的上下墊板,夾板,打板等.

9CrWMn簡介

A.為低質(zhì)合金工具鋼,

B.回火溫度650~7000C,保溫時間2~3H.

C.易變寸(500MM以上嚴重),開裂(結(jié)構(gòu)復(fù)雜,孔槽密集等),導(dǎo)致加工精度無法掌控,外形任何一邊不得大於500MM厚度不得大於25MM.

D.硬度嚴格管控在HRC50~53以內(nèi),超過極易裂開

E.使用范圍:P04A,D04A,S02A上(用于D04A時不可結(jié)構(gòu)復(fù)雜及孔槽密集),不可用S01A,D05A上.三、熱處理基本知識熱處理知識簡介改善鋼的性能,通常采用兩個途徑:1.調(diào)整鋼的化學成分,加入合金元素(如鎂,鉬,鎳等),即合金化;2.實施鋼材的熱處理.熱處理是通過加熱,保溫,冷卻之操作方法,使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,以獲得所需要的性能之加工工藝.金屬材料之熱處理工藝熱處理工藝簡介:

1.退火

2.正火

3.淬火

4.回火退火與正火之目的

A.軟化鋼材以便切削加工;B.消除殘余應(yīng)力,防止工件變形和開裂;C.細化晶粒,改善組織結(jié)構(gòu),提高鋼的機械性能;4.為最終熱處理作準備退火與正火之區(qū)別A.加熱溫度不同,一般正火加熱溫度高於退火加熱溫度B.正火與退火最明顯不同在於正火冷卻速度稍快.淬火將工件加熱一定溫度後(780~12000C),保溫一段時間(4~8H)後,取出工件使其快速冷卻的方法.淬火之目的一般都是為獲得馬氏體(一種非常硬的晶體結(jié)構(gòu)),提高工件的機械性能,如硬度和耐磨性.淬火介質(zhì)A.油(2號/3號機油/11號柴油)B.水C.鹽水(5%~15%NaCl)D.鹼浴(近80%KOH+20%NaOH+3%KNO3+3%NaNO2)3.淬火4.回火回火所謂回火就是鋼件淬硬后，再加熱到稍低於淬火溫度，保溫一定時間，然後冷卻到室溫的熱處理工藝?；鼗鹉康模?1).合理地調(diào)整力學性能，使工件滿足使用要求；

(2).穩(wěn)定組織,使工件在使用過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,

從而保證工件的尺寸、形狀不變；(3).降低或消除淬火內(nèi)應(yīng)力,以減少工件變形並防止開裂回火分類:(1).低溫回火(回火溫度在250℃以下);(2).中溫回火(回火溫度在350℃~500℃);(3).高溫回火(回火溫度在500℃~650

℃).碳素鋼采用一次回火,合金鋼則采用二次回火或多次回火深冷處理：深冷處理就是鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續(xù)在０℃以下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝，也稱為冷處理，是淬火過程的繼續(xù)。深冷處理目的：為了最大限度的減少殘余奧氏體(常溫下不穩(wěn)定組織，容易引起尺吋變吋等)，以進一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用過程中因殘余奧氏體的分解而引起的變形，同時強度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。5.深冷處理

四、模具零件失效模具零件失效原因分析模具失效材質(zhì)鋼內(nèi)疏鬆化學成份偏析帶狀組織鋼的鈍靜度差帶狀(網(wǎng)狀)碳化物球化退火質(zhì)量不好熱處理回火次數(shù)不當硬度不當淬火溫度不當加熱速度不當冷卻速度不當保溫時間不當爐內(nèi)氣份不當機械加工表面粗造度差連結(jié)角半徑過小磨削損傷電加工質(zhì)量差加工應(yīng)力未除去尺寸精度差設(shè)計材料纖維取向不合理硬度不合理選材不當配合精度不當有尖角連結(jié)角半徑過小厚薄壁差大操作模具預(yù)熱溫度不當終鍛溫度偏低冷卻條件不當壓鑄溫度不當(熱鍛溫度)潤滑條件差去應(yīng)力次數(shù)少設(shè)備狀況不好模具安裝不當案例一:材質(zhì)不良開裂主要原因是材料內(nèi)部碳化物分布嚴重不均材質(zhì)不良所致,而磨削工序進給量過大,亦起促進作用

案例二:模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與熱處理熱處理工藝性，因模具斷面尺寸不均勻，形狀結(jié)構(gòu)不合理(如尖角)等。將促成熱處理加工時。因強大的熱處理應(yīng)力、組織應(yīng)力雙重作用，致使開裂。W/E加工時會打破原有應(yīng)力平衡，應(yīng)