模具工程材料

模具工程材料鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以難熔金屬碳化物為硬質(zhì)相，以合金鋼為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法產(chǎn)生的一種新型模具材料。它具有硬質(zhì)合金的高硬度，高耐磨和高抗壓性又具有鋼的可加工性，熱處理性。以WC為硬質(zhì)相的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，簡稱為DT鋼，可用于制作冷鐓模，冷擠壓模，冷沖模，拉伸模等。但價格昂貴，小批量生產(chǎn)時，技術(shù)經(jīng)濟效益不明顯。冷沖裁模的選用原則：1冷沖裁模的壽命2沖壓件的材質(zhì)3沖壓件的形狀，尺寸，厚度，精度及毛刺要求等4價格；要緊是對刃口的要求，應(yīng)有高硬度和高耐磨性及一定的韌性冷拉伸模的材料選用：若被拉伸材料較薄，強度較低，塑性較好，模具承載較輕時，屬輕載拉伸；若被拉伸板材強度較高板材較厚時則承載較大為重載拉伸；在拉伸時，沖擊力專門小，要緊要求模具具有較高的強度和耐磨性，工作時不發(fā)生粘附和劃傷，并具有一定的韌性和較好的切削加工性，熱處理變形小。選材與被拉伸材料的類別厚度和變形率有關(guān)。輕載拉伸可選T8A,9Mn2V和CrWMn，重載，可選Cr12WMnCr12或鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。關(guān)于小批量的拉伸?？蛇x用較低檔的材料，如表面淬火鋼，甚至鑄鐵等；大批量時，應(yīng)對模具進行滲氮，硼，釩或鍍硬Cr。對中碳合金鋼模具進行滲碳等表面處理冷擠壓模的選用制作冷擠壓模的材料必須具有高的強韌性及良好的耐磨性，一樣要求硬度為61～63HRC由于承擔極大的擠壓力，故要求抗壓強度高，為防折斷抗彎強度也要提高，并要求具有較高的強度和硬度及較高的冷熱疲勞抗力。目前常用的材料有60Si2Mn,Cr12,Cr12MnV,W18Cr4V及低碳高速鋼6W6Mo5Cr4V基體鋼LD,65Nb,012Al低合金高強韌性鋼GD，馬氏體時效鋼，硬質(zhì)合金等冷鐓模具材料的選用要求凸模材料有高的強韌性、抗彎強度和高的耐磨性；凸模材料必須具備高強度、高硬度及高的沖擊韌性。關(guān)于形狀不復(fù)雜變形量不大的一樣載荷冷鐓模，凸?？捎肨10A,60Si2Mn,9SiCr,GCr15等，凹?？捎肨10A,Cr12MoVGCr15等。變形量大，形狀較復(fù)雜的重載冷鐓模用鋼為強度較高的合金鋼或中、高碳鋼，如Cr12,高速鋼等冷作模具的制造工藝路線1）一樣成形冷作模具：鍛造—球化退火—機加工成形—淬火+回火—鉗修裝配;2）成形磨削及電加工冷作模具：鍛造—球化退火—機械粗加工—淬火+回火—精加工（凸模成形磨削，凹模電加工）—鉗修裝配3）復(fù)雜冷作模具：鍛造—球化退火—機械粗加工—退火或調(diào)質(zhì)—精加工—鉗修裝配冷作模具的強韌化處理低淬+低回；高淬+高回；微細化處理；等溫淬火和分級淬火等熱作模具鋼的分類：熱作模具鋼按用途能夠分為熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼和壓鑄模用鋼，又可細分為錘鍛模用鋼、機鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、熱鍛模用鋼、熱沖裁模用鋼和壓鑄模用鋼。按耐熱性分類能夠分為高耐熱性用鋼、中耐熱性用鋼和低耐熱性用鋼，或按熱油性能分為高韌性鋼、高熱強性鋼和高耐磨鋼。按合金元素分類能夠分為鎢系熱模鋼、鉻系熱模鋼、鉻鉑系及鉻鎢鉑系熱模鋼，或按合金元素含量多少分為低合金熱作模具鋼、中合金熱作模具鋼和高合金熱作模具鋼。高韌性熱作模具鋼的差不多性能：①淬透性高，以保證這種大型模具沿整個截面具有平均一致的力學(xué)性能。②沖擊韌性好、熱疲勞抗力高，以保證能承擔沖擊載荷及在急冷急熱反復(fù)沖擊下不至于發(fā)生龜裂。③導(dǎo)熱性好，以保證模具型腔表面的熱量盡快傳導(dǎo)外散，降低模具的溫升，有利于減少熱磨損及熱疲勞損害。④較高的抗回火穩(wěn)固性及高溫強度，以減少熱塑性變形。⑤較好的抗氧化性能和加工工藝性能。熱鍛模具鋼的性能要求：①高的沖擊韌度和斷裂韌度。②高的高溫硬度及高溫強度。③高的淬透性。④高的熱疲勞抗力。⑤較高的回火穩(wěn)固性。⑥良好的工藝性能及抗氧化性。鑄造模塊的性能特點：①鑄造模塊的耐磨性優(yōu)于鍛造模塊。②鑄造模塊裂紋擴展速度比鍛鋼模具慢，應(yīng)力集中敏銳性比鍛鋼模塊低，這些都有利于模具壽命的提高。③鑄造模塊沖擊韌度值低于鍛造模塊。熱鍛模具淬火工藝的特點1因鍛模尺寸較大，大多采納箱式電爐加熱。為防止加熱過程中產(chǎn)生氧化脫碳，對模具型腔表面及燕尾加以愛護。2裝爐應(yīng)注意模塊的裝置，以使加熱平均。裝爐溫度不宜太高，以防產(chǎn)生裂紋。3近年研究說明：隨淬火溫度的提高，鋼的斷裂韌性有所提高，鋼的抗回火能力和熱穩(wěn)固性也得到提高；淬火溫度提高后，還能推遲熱疲勞裂紋的產(chǎn)生；而淬火溫度提高后，又使奧氏體晶粒粗大，降低鋼的沖擊韌性；但通過回火溫度的調(diào)整，可使鋼的沖擊韌性到達模具的要求。4淬火前對模具采納延時冷卻等工藝措施，可幸免淬火變形及開裂傾向。5保溫時刻的運算，應(yīng)將裝箱厚度作為模具厚度的一部分加以運算，且采納加熱系數(shù)的上限。6淬火冷卻時阻礙模具質(zhì)量的關(guān)鍵，冷卻時應(yīng)注意入油方向并適當擺動及冷卻介質(zhì)的循環(huán)。7淬火后的回火。淬火目的是調(diào)整模塊的力學(xué)性，能排除應(yīng)力，穩(wěn)固組織和尺寸。所達硬度是以模具不發(fā)生脆斷的最高硬度值，則模具既有專門高的耐磨性，又有專門高的塑性抗變形能力，以免模具的早期磨損，變形失效和早期脆斷。陶瓷型精鑄鍛模工藝：工藝概述：采納陶瓷型周密鑄造工藝，將鍛模型腔精鑄成型，型腔無需再機械加工。工藝優(yōu)點：1省時2省料3設(shè)備投入少，工藝易把握4模具壽命長。工藝路線：預(yù)備母模—沙套造型—陶瓷型灌漿—起?！獓姛簾娓伞獫沧ⅰ謇怼嘶稹獧C加工—淬火+回火；精鑄模塊的性能特點：1耐磨性優(yōu)于鍛造模塊（專門是采納金屬襯陶瓷型水冷工藝）；2應(yīng)力集中敏銳性低于鍛造模塊3但沖擊韌性值低于鍛造模塊。鑄鋼堆焊大型鍛模容易產(chǎn)生裂紋，防止產(chǎn)生裂紋的要緊措施為：1合理設(shè)計堆焊槽2選用橋當?shù)亩押腹に噮?shù)：高壓，低電流易得優(yōu)質(zhì)焊縫；為獲得平均焊縫，在焊接過程中應(yīng)逐步降低電壓，且不斷地調(diào)劑電流。雙金屬電渣熔鑄模塊技術(shù)：1應(yīng)用：使模塊帶有良好韌性的模尾或更換已斷裂的模尾，以免整個模塊的保費；2工藝優(yōu)點：（1）因不需對模具尾部進行專門回火處理，減少了工序，縮短了制模周期，工藝簡單可靠，節(jié)約了加工費用（2）熔鑄模塊成分平均，氣體含量低，夾雜少，組織致密，晶粒細，各向異性小，延長了模塊的使用壽命。塑料模具的工作條件：據(jù)塑料制品成型固化不同，塑料膜可分為熱固性塑料膜和熱塑性塑料膜。熱固性塑料膜工作是，塑料固態(tài)粉末或預(yù)制坯料加入型腔，在一定溫度下熱壓成型，故受力大，并受一定的沖擊，摩擦較大。即熱機械負載及摩擦較大。熱塑性塑料膜工作時，是使塑料在黏流狀態(tài)下，通過注射，擠壓等方式進入模腔而成型，受變形抗力小，受熱受壓及磨損情形不嚴峻。但均在一定溫度下工作，故均須有耐腐蝕的性能。塑料模具的性能要求：與冷、熱作模具相比，塑料模的差不多要求并不太高，具體如下：1使用性能（1）較高的硬度和耐磨性；（2）一定的抗熱性和耐蝕性；2工藝性能（1）有較好的冷、熱成型性，變形抗力?。?）切削加工性好，有良好的拋光性及焊接性能；（3）有較好的淬透性，熱處理變形小。鑄造模具預(yù)處理的目的是：排除由于鑄造、清理、切削冒口時產(chǎn)生的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，使模具的組織及性能平均，以減少最終熱處理時發(fā)生變形及開裂，也為了降低硬度，便于機械加工。表面工程改善機械零件、電子電器元件等基質(zhì)材料表面性能的一門科學(xué)和技術(shù)，要緊用于提高零件表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性和抗疲勞強度等力學(xué)性能，是修理與再制造的差不多手段。表面工程是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形狀、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力情形。表面工程技術(shù)分為：表面改性，表面處理和表面涂覆。表面化學(xué)熱處理是在一定的溫度下、在不同的活性介質(zhì)中向鋼零件的表面滲入一些化學(xué)元素，用來改變零件表面成分、組織，以改善其使用性能和延長其使用壽命的熱處理過程。一般的化學(xué)熱處理按滲入元素的不同分為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鉻等，隨著科學(xué)技術(shù)的進步又進展起來真空化學(xué)熱處理及等離子體化學(xué)熱處理等技術(shù)。真空化學(xué)熱處理是指將鋼制零件在真空條件中加熱，滲入金屬或非金屬元素，改變鋼的表面成分、組織和性能熱處理方法。它的優(yōu)點是工件不氧化、臺步脫碳、滲入速度快、生產(chǎn)效率高等。等離子化學(xué)熱處理是利用負壓氣體在一定電壓的激發(fā)下產(chǎn)生輝光離子放電效應(yīng)形成等離子態(tài)、大量的正離子強烈轟擊工件表面發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使工件表面快速獲得所需滲層的熱處理方法，它的優(yōu)點是滲速快、變形小、滲層濃度梯度平緩、節(jié)能等。表面化學(xué)熱處理的三個差不多過程是：化學(xué)介質(zhì)的分解、活性原子的吸取和原子向內(nèi)層擴散形成一定厚度。滲碳是：將低碳鋼件放入滲碳介質(zhì)中，在900℃~950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入剛健表面，并獲得高碳滲層的工藝方法。通過滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，能夠獲得專門高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度，而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韌性。常用的滲碳工藝蛀牙偶有氣體滲碳和離子滲碳等。離子滲碳具有滲碳效率高、碳濃度梯度平緩、工件變形小、環(huán)境污染小以及狹縫和小孔都能處理的優(yōu)點。滲氮是：向鋼件表面滲入氮元素，形成富氮硬化層的化學(xué)熱處理成為滲氮。鋼件滲氮后具有更高的表面硬度和耐磨性。由于氮化層體積長大，在表層形成較大的殘余，因此能夠獲得比滲碳更高的疲勞強度、抗咬合性能和低的缺口敏銳性。滲氮后鋼件表面形成致密的氮化物薄膜，因而具有良好的抗腐蝕性能。滲氮的優(yōu)點：模具變形小，適用于精度要求較高的模具。鋼件滲氮后一樣不進行熱處理，為了提高鋼件心部的強韌性，滲氮前必須進行調(diào)質(zhì)處理。滲硼是：將工件置于能產(chǎn)生活性硼的介質(zhì)中，通過加熱、保溫，使硼原子滲入工件表面形成硼化物層的過程。熱噴涂：是利用一種熱源，如電弧、離子弧或燃燒的火焰等將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬噴涂材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，并用熱源自身的動力或外加高速氣流霧化，使噴涂材料的熔滴以一定的速度噴向通過預(yù)處理潔凈的基體表面，依靠噴涂材料的物理變化和化學(xué)反應(yīng)，與基體形成結(jié)合層的工藝方法。按熱源的種類可將噴涂分為火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和激光噴涂四種差不多方法。噴涂材料要緊有絲狀材料和粉末材料。按照加熱和涂層結(jié)合方式分類，熱噴涂又可分為噴涂和噴熔兩種。熱噴涂技術(shù)的特點：①噴涂材料廣泛，所獲得的涂層性能也專門廣泛。②適用于各種基體材料的零件，各種金屬和非金屬零件的表面都能夠熱噴涂。③操作程序少，速度快，生產(chǎn)效率高。④被噴涂零件的尺寸范疇較寬。⑤基材變形小，除噴熔外，熱噴涂是一種冷工藝。⑥可給予一般材料以專門的表面性能。⑦成本低，經(jīng)濟效益顯著?；鹧鎳娡浚菏抢萌細饧爸細怏w混合燃燒作為熱源，噴涂材料則以一定的傳送方法進入火焰，加熱到熔融或軟化狀態(tài)，然后依靠氣體或火焰加速噴射到基體上。依照噴涂材料不同，可分為絲材火焰噴涂和粉末火焰噴涂兩種。等離子噴涂：是以氮氣、惰性氣體如氬氣作為工作介質(zhì)，在專用的噴槍內(nèi)發(fā)生電離形成熱等離子體，再將進入該等離子弧區(qū)的粉末狀涂層材料熔融、霧化，并告訴噴送到被涂工件表面，形成涂層。工業(yè)上使用的風離子噴涂設(shè)備由噴槍、電源、送粉器、操縱裝置和熱交換器等組成。電鍍技術(shù)：是一種用點化學(xué)方法在基體（金屬或非金屬）表面沉積金屬或金屬化處理的技術(shù)。電鍍的目的是改善材料的外觀，提高材料的各種物理化學(xué)性能，給予材料表面專門的耐蝕性、耐磨性、裝飾性、焊接性及電、磁、光學(xué)性能等。鍍層的種類按使用性能可分為：①防護性鍍層②防護-裝飾性鍍層③裝飾性鍍層④耐磨和減磨鍍層⑤電性能鍍層⑥磁性能鍍層⑦可焊性鍍層⑧耐熱鍍層⑨修復(fù)用鍍層。按鍍層與基體金屬之間的電化學(xué)性質(zhì)分類，可分為陽極性鍍層和陰極性鍍層。按鍍層的組合形式分為單層鍍層和多層金屬鍍層。電鍍：是指在交流電的作用下，電解液中的金屬原子還原，并沉積到零件表面形成有一定性能的金屬鍍層的過程。電解液要緊是水溶液，也有有機溶液和熔融鹽。合金鍍層：兩種或兩種以上的元素共沉積所形成的鍍層被稱為合金鍍層。電鍍合金與熱冶金相比有如下特點：①容易獲得高熔點與低熔點金屬組成的合金②可獲得熱熔相圖沒有的合金③容易獲得組織致密、性能優(yōu)異的非晶態(tài)合金④在相同合金成分下，電鍍合金比熱熔合金的硬度高、延展性差。合金鍍層與單金屬鍍層相比有如下特點：①合金鍍層結(jié)晶更細致，鍍層更平坦、光亮。②能夠獲得非晶結(jié)構(gòu)鍍層。③合金鍍層具有單金屬所沒有的專門物理性能。④合金的曾可具備比組成它們的單金屬更耐磨、耐蝕，更耐高溫，并有更高硬度和強度，但延展性和韌性通常有所降低。⑤不能從水溶液中單獨電沉積的W、Mo、Ti和V等金屬，可與鐵族元素共沉積形成合金。⑥通過成分設(shè)計和工藝操縱，可得到不同色調(diào)的合金鍍層。電刷鍍：是電鍍的一種專門方式，不用鍍槽，只需在不斷供應(yīng)電解液的條件下，用一支鍍筆在工件表面上進行擦拭，從而獲得電鍍層，又成無槽鍍或涂鍍。電刷鍍的特點：①鍍層結(jié)合強度高②設(shè)備簡單、工藝靈活、操作方便，能夠在現(xiàn)場作業(yè)。③能夠進行槽鍍困難或?qū)崿F(xiàn)不了的局部電鍍。④生產(chǎn)效率高⑤操作安全，對環(huán)境污染小。化學(xué)鍍：是指在沒有外電流通過的情形下，利用化學(xué)方法使溶液中的金屬離子還原為金屬，并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法?；瘜W(xué)鍍的條件：①鍍液中還原劑的還原電位要顯著低于沉積金屬電位，使金屬有可能在基材上被還原而沉積出來。②配好的鍍液不產(chǎn)生自發(fā)分解，當與催化表面接觸時，才發(fā)生金屬沉積過程。③調(diào)劑溶液的PH值、溫度時，能夠操縱金屬的還原速率，從而調(diào)劑鍍覆速率。④被還原析出的金屬業(yè)具有催化活性，如此氧化還原沉積過程才能連續(xù)進行，鍍層連續(xù)增厚。⑤反應(yīng)生成物不阻礙鍍覆過程的正常進行，即溶液有足夠的使用壽命。化學(xué)鍍的特點：①鍍覆過程不需外電源驅(qū)動。②孔隙率低，均鍍能力好，形狀復(fù)雜，有內(nèi)孔、內(nèi)腔的鍍件均可獲得平均的鍍層。③鍍液通過愛護、調(diào)整可反復(fù)使用，但使用周期是有限的。④可在金屬、非金屬以及有機物上沉積鍍層。復(fù)合鍍：是將固體微粒子加入鍍液中與金屬或合金共沉積，形成一種金屬基的表復(fù)合材料的過程。復(fù)合鍍的條件：①粒子在鍍液是充分穩(wěn)固的，既可不能發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也可不能促使鍍液分解。②粒子在鍍液中藥完全潤濕，形成分散平均的懸浮液。③鍍液的性質(zhì)要有利于固體粒子帶正電荷，即利于粒子吸附陽離子表面活性劑及金屬離子。④粒子的粒度要適當。⑤要有適當?shù)臄嚢?。鍍膜技術(shù)即氣相沉積技術(shù)：是一種利用氣態(tài)物質(zhì)中發(fā)生的某些物理、化學(xué)過程，在基體表面形成具有某些專門性能的金屬或化合物涂層的技術(shù)。物理氣相沉積：是利用熱蒸發(fā)、濺射或輝光發(fā)電、弧光放電的物理過程，在基材表面沉積所需涂層的技術(shù)。物理氣相沉積的差不多過程包括：①氣相物質(zhì)的產(chǎn)生②氣相物質(zhì)的輸送③氣相物質(zhì)的沉積。蒸鍍的加熱方法有電阻加熱蒸鍍和電子束加熱蒸鍍。蒸鍍既能夠進行純金屬的鍍制，也可進行合金模的鍍制和化合物膜的鍍制。濺射鍍膜：是指在真空室中，利用荷能粒子空寂鍍料表面，使被紅基礎(chǔ)的鍍料粒子在基片上沉積的技術(shù)。射頻：是指無線電波發(fā)射范疇的頻率。工作原理：射頻濺射的兩個電極，接在交變的射頻電源上，看起來沒有陰極與陽極之分。史記上射頻濺射裝置的兩個電極不是對稱的，放置基片的電極與機殼項鏈，同時接地，那個電極相對安裝靶材的電極而言，是一個大面積的電極，它的電位與等離子相近，幾乎不受離子攻擊。另一電極關(guān)于等離子體處于負電位，是陰極，受到離子攻擊，用于裝置靶材。在物理氣相沉積的各類技術(shù)中，濺射最容易操縱合金模的成分?；衔锬ぃ菏侵附饘僭嘏c氧、氮、硅、碳、硼、硫等非金屬的化合物所構(gòu)成的膜層。離子鍍：確實是在鍍膜的同時，采納荷能粒子空寂基片表面和膜層的鍍膜技術(shù)。國內(nèi)外常用的離子鍍類型：空心陰極離子鍍、多弧離子鍍和離子束輔助沉積?；瘜W(xué)氣相沉積與物理氣相沉積全然不同的是沉靜離子來源于化合物的氣象分解反應(yīng)?；瘜W(xué)氣相沉積：是在相當高的溫度下，混合氣體與基體的表面相互作用，使混合氣體中的某些成分分解，并在基體上形成一種金屬或化合物的固態(tài)薄膜或鍍層。化學(xué)氣相沉積（CVD）的特點：①在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣象化學(xué)反應(yīng)而沉積固體②能夠在大氣壓（常壓）或者低于大氣壓下（低壓）進行沉積，一樣來說低壓成效要好些③采納等離子和激光輔助技術(shù)能夠顯著地促進化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的溫度下進行④鍍層的化學(xué)成分能夠改變，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層⑤能夠操縱鍍層的密度和純度⑥繞鍍性好，可在復(fù)雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍制⑦氣流條件通常是層流的，在基體表面形成厚的邊界層⑧沉積層通常具有柱狀晶結(jié)構(gòu)，不耐彎曲，但通過各種技術(shù)隊化學(xué)反應(yīng)進行氣相擾動，能夠得到細晶粒的等軸沉積層⑨能夠形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物鍍層。化學(xué)氣相沉積的應(yīng)用：可用于要求耐磨、抗氧化、抗腐蝕以及有某些電學(xué)、光學(xué)和摩擦學(xué)性能的部件。等離子體化學(xué)氣相沉積：是介于物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積之間的一種處理方法，是借助于氣體輝光放電產(chǎn)生的低溫等離子體來增強反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)活性，促進氣體間的化學(xué)反應(yīng)，從而能在較低的溫度下沉積出所需的涂層。激光表面強化處理工藝包括激光淬火、激光涂覆、激光合金化、激光非晶化合激光沖擊硬化等。激光的特點：①高方向性②高亮度性③高單色性。告訴運動的電子具有波的性質(zhì)。電子束表面處理要緊特點：①加熱和冷卻速度快②與激光相比使用成本低③結(jié)構(gòu)簡單④電子束與金屬表面藕合性好⑤電子束是在真空中進行的⑥電子束能量的操縱比激光束方便⑦電子束輻照與激光輻照的要緊區(qū)別在于產(chǎn)生最高溫度的位置和最小熔化層的厚度⑧電子束易激發(fā)X射線。離子注入技術(shù)：是將注入元素的院子電離成離子，在電廠中加速獲得較高速度后射入放在真空靶室中的工件表面的一種表面處理技術(shù)。分析題冷作模具材料：要緊用于制造在（冷狀態(tài)）室溫條件下進行壓制成型的模具，冷作模具材料用量大，使用面廣其要緊性能要求有強度、硬度、韌性和耐磨性，一樣采納高碳過共析鋼和萊氏體鋼，如碳素工具鋼，高耐磨高強模具鋼，低碳高速鋼和差不多鋼及用粉末冶金工藝生產(chǎn)的高合金模具材料。碳素工具鋼：碳素工具鋼的含碳量在0.7%~1.3%范疇內(nèi)，價格廉價，原材料來源方便，加工性能好，熱處理后可得到用于制作尺寸不大，形狀簡單受輕負荷的模具零件，碳素工具鋼適宜制造小界面的模具，碳素鋼在淬火后具有高硬度，但存在淬火內(nèi)應(yīng)力，塑性低，強度也不高。必須回火，以改善其力學(xué)性能，使用碳素工具鋼制造的模具一樣采納低溫回火（≤200℃）對與制造鍛模用的模具鋼為了得到高的韌性，回火溫度可提高至350℃~450℃。常用的碳素工具T7,T8,T10,T11,T12其中，T7為亞共析鋼T8為共析鋼，T10,T11,T12為古共析鋼。T7：為高韌性碳素工具鋼，其硬度及韌性都不高，但切削能力較差，多用于制造同時需要有較大的韌性和一定硬度但對切削能力要求不是專門高的工具，如鑿子、沖頭等小尺寸的風動工具，木工用的鋸、鑿。T8：淬火加熱時過熱敏銳性較大，晶粒容易粗化，變形也大，塑性及強度也比較低不宜制造承擔較大沖擊的工具，但熱處理后有較高的硬度及耐磨性，因此多用來制造切削刃口在工作不變熱的工具，如加工木材的鐵刀、埋頭鉆、斧子等。T10：在淬火加熱（溫度達800℃）時不致過熱僅保持晶粒組織是力學(xué)性能較好的碳素工具鋼，經(jīng)適當熱處理可得到高的耐磨性，較高輕度和一定韌性，適于制造切削刃口在工作時不變熱的工具，如加工木材工具手用橫鋸。T11：具有較好的綜合力學(xué)性能如硬度，耐磨性及韌性等，而且對晶粒長大和形成碳化物網(wǎng)的敏銳性較小，故適于制造在工作時切削刃口不便任的工具，如絲錐，銼刀，刮刀，尺寸不大的和界面無急劇變化的冷沖模以及木工刀具，T12：由于含碳量高，淬火后由較多的過剩碳化物按其耐磨性和硬度，適于做不受重載和切削速度不高，切削刃口不變熱的工具，如制作車床、刨床的車道刨刀、鉛頭。油淬冷作模具鋼：是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上適當加入鉻、鎢、鉬、錳、硅和礬元素，以提高過冷奧氏體的穩(wěn)固性，降低了淬火冷卻速度，減少了熱應(yīng)力組織應(yīng)力和淬火變形及開裂傾向，鋼的淬透性也明顯提高。9SiCr：是低合金刀具用鋼，但也常常制作冷作模具零件，成效專門好，它比鉻鋼（Cr2和9Cr2）有更高的淬透性和淬硬型，同時有較高的回火穩(wěn)固性，適合分級淬火或等溫淬火。9SiCr中因含有硅和鉻因此淬透性好，適宜分級或等溫淬火，這關(guān)于防止模具發(fā)生淬火變形極為有利，因此該鋼可做多種形狀復(fù)雜，變形要求較小的冷作模具零件如沖裁模和打印模等。9CrWMn：是低合金冷作模具鋼，具有一定的淬透性和耐磨性，淬火變形較碳化物分布平均時顆粒細小，該鋼要緊用于碳素工具鋼不能滿足要求的截面較大，形狀較復(fù)雜的模具零件，如冷沖模以及各種量規(guī)量具等。Cr2：在成分上與滾動軸承鋼GCr15完全相同，是在碳素工具鋼T10A的基礎(chǔ)上添加一定量的Cr，因此其淬透性硬度耐磨性都比碳素工具鋼高，接觸疲勞強度也高，且該在熱處理淬火回火時尺寸變化不大，廣泛用于量具，如樣板、卡板、樣套、量規(guī)、塊規(guī)。空淬冷作模具鋼：空淬冷作模具鋼都具有專門好的空冷淬硬性和淬透性，其耐磨性好，又具備一定的韌性，熱處理變形小，適宜制造重負荷高精度達冷作模具，該類鋼差不多屬于共析鋼，空淬冷作模具鋼有專門好的淬透性，在給定的淬火溫度下冷卻速度越低，鋼中殘余奧氏體量越多硬度也會越低一些，這類鋼淬火后硬度可達到62~65HRC。Cr5Mo1V：屬于中合金空淬模具鋼，具有良好的空淬硬化性能，這關(guān)于要求淬火和回火之后必須保持其形狀的復(fù)雜模具時極為有益的，該鋼由于空淬引起的變形大約只有含猛系油淬工具鋼的1/4，耐磨性介于猛型和高碳鉻型工具鋼之間，但其韌性比任何一種都好。該鋼專門適用于要求具備好的耐磨性同時又具有好的韌度的工具，廣泛用于下料模和成型模。Cr6WV：是一種具有較好綜合性能的高碳中鉻冷作模具鋼，該鋼變形小，淬透性良好，具有較好的耐磨性和一定的沖擊韌性，該鋼由于合金元素和含碳量較低，因此比Cr12的碳化物，在正常情形下（980℃8Cr2MnWMoVS：是我國研制的含硫易切削周密冷作模具鋼，該鋼預(yù)硬化處理到40~50HRC仍能夠采納高速鋼刀具進行車、銑、刨、鏜、鉆、鉸、攻絲等常規(guī)加工。工藝性能：8Cr2MnWMoVS合金含量中等，碳化物細小分布平均鍛造變形抗力小，鍛造加工性能良好，關(guān)鍵是鍛后必須緩冷（木炭或熱灰）最好熱裝退火去除應(yīng)力，否則短劍容易乘勝縱向表面裂痕。退火：可采納球化退火或一樣退火切削加工性能均比一樣工具鋼好。球化退化：退火硬度為220~240HBS，一樣退火硬度為240HBS。高碳高鉻冷作模具鋼：包括Cr12Cr12MoVCr12Mo1V1具有高硬度高強度高耐磨性，易淬透，穩(wěn)固性高，抗壓強度高及淬火變形小等優(yōu)點。Cr12：是高碳高鉻型冷作模具鋼的代表性鋼號之一，含有極高量的C2.00%~2.30%和Cr11.00%~13%，屬萊氏體鋼，因此有專門高的淬透性，淬硬性和耐磨性且淬火變形小，但當碳化物不平均時變形量多向性且不規(guī)則，它的組織不良是要緊缺點，不平均的碳化物專門難用人處理方法改善，除非改用粉末押金法制造，由于Cr12鋼的含碳量專門高，因此沖擊韌度較差，易脆裂，導(dǎo)熱性和高溫塑性也差，加工時要和注意加熱和鍛造工藝，Cr12有良好的耐磨性，但耐沖擊較差，容易脆裂，要緊用于制造，沖擊負荷較小，要求高耐磨的冷沖模工作零件，冷擠壓模的凹模，拉絲模，壓印模等。Cr12MoV：是Cr12進展而來的，由于含碳量較低且添加了MO，V碳化物不平均性較Cr12有所改善，因此強度，韌度都比較高，有較好的韌加工性，具有更高的淬透性，淬火變形較小，在300℃~400Cr12Mo1V1，簡稱D2，是國際上廣泛用的高碳高鉻型冷作模具鋼，屬于萊氏體鋼，是仿美國ASTM標準中的D2而引進的新鋼號，由于Cr12Mo1V1中的Mo，V含量比Cr12MoV高，改善了鋼的鑄造組織，細化了精力，改善碳化物的形貌，因而其強韌性較Cr12MoV高，耐磨性也有所增加。Cr4W2MoV：是代替Cr12而研制的一種新型高碳中鉻鋼，性能比較穩(wěn)固，其模具的使用壽命較Cr12Cr12MoV有較大提高，Cr4W2MoVd成分特點是鉻的質(zhì)量分數(shù)減少了2/3，鎢、鉬的含量較多，從而在一定程度上改善了鋼中碳化物的不平均性，共晶碳化物顆粒細小分布平均具有較高的淬透性和淬硬性，并具有較好的耐磨性和尺寸穩(wěn)固性。經(jīng)實際使用證明該鋼時性能良好的冷沖模具鋼，可用于制造各種沖模、冷鐓模、落料模、冷擠凹模及搓絲板等工模具。合金：由兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。固溶體：合金的組元之間以不同的比例相互混合，混合后形成的固相的晶體結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相就成為固溶體。置換固溶體：是指溶質(zhì)原子位于溶劑晶格的某些結(jié)點位置所形成的固溶體，猶如這些結(jié)點上的溶劑原子被溶質(zhì)原子所置換一樣，因此稱之為置換固溶體間隙固溶體：溶質(zhì)原子不是占據(jù)溶劑晶格的正常結(jié)點位置，而使填入溶劑原子間的一些間隙中。固溶強化在固溶體中隨著溶質(zhì)濃度的增加，固溶體的強度硬度提高，塑性韌性下降，這種現(xiàn)象叫做固溶強化。間隙固溶體>置換固溶體短程有序：溶質(zhì)原子傾向于按一定的規(guī)則有序分布，但通常只在短距離小范疇內(nèi)存在，稱之為短程有序。晶體缺陷：在世紀應(yīng)用的金屬材料中，原子的排列不可能像理想晶體那