模具材料與熱處理

1、緒 論0.1 模具工業(yè)的作用與地位0.2 模具材料應(yīng)用、發(fā)展概況及展望0.3 本課程的性質(zhì)及要求0.1 模具工業(yè)的作用與地位模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都依靠模具成型，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張，因此，模具工業(yè)被稱為“百業(yè)之母”，被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家譽(yù)為“磁力工業(yè)”。 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。 0.2 模具材料應(yīng)用、發(fā)展概況及展望1.國(guó)外模具材料發(fā)展現(xiàn)狀 主要有以下幾個(gè)特點(diǎn): (1)研制出先進(jìn)的各種類型的冷、熱作模具鋼，并有較完整的系列。(2)塑料模具鋼

2、高速發(fā)展并系列化。 (3)模具鋼的品種、規(guī)格迅速向多樣化、精料化、制品化方向發(fā)展。(4)模具鋼性能高級(jí)化。 (5)研究和開(kāi)發(fā)新型模具材料。 2.我國(guó)模具材料生產(chǎn)現(xiàn)狀及展望 (1)鋼種系列化程度低 (2)鋼種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理 (3)模具鋼冶金質(zhì)量低、成材率低 (4)模具新材料宣傳和推廣力度不夠 0.3 本課程的性質(zhì)及要求本課程是以物理、化學(xué)、機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝為基礎(chǔ)的一門學(xué)科。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)該經(jīng)常聯(lián)系有關(guān)課程以加深理解。同時(shí)本課程又是模具制造專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，與熱加工、冷加工工藝聯(lián)系緊密，學(xué)習(xí)過(guò)程中要融會(huì)貫通、牢固掌握。本課程還是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程， 與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系十分密切。因此建議在學(xué)習(xí)過(guò)程中

3、，應(yīng)該安排學(xué)生參觀一些模具制造廠家和模具使用廠家，以增加感性知識(shí)。 本課程是模具制造專業(yè)的主要專業(yè)課程。學(xué)習(xí)本課程的目的是使學(xué)生了解現(xiàn)代模具制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)，熟悉模具制造的一般工藝性問(wèn)題。掌握各類模具材料的分類、特性 和強(qiáng)化方法及使用范圍。重點(diǎn)掌握模具的質(zhì)量、壽命、成本與模具鋼的選材及熱處理之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)正確選用模具鋼及其熱處理方法。 模具材料與熱處理第1章 材料的種類與金屬材料的性能第2章 材料的結(jié)構(gòu)與組織第3章 材料的變形第4章 鋼的熱處理第5章 模具材料概述第6章 冷作模具鋼及其熱處理第7章 熱作模具鋼及其熱處理第8章 塑料模具鋼及其熱處理第9章 模具加工件材料概述第10章 模具

4、失效第11章 模具材料的標(biāo)準(zhǔn)及選用第12章 模具熱處理的缺陷及防止措施第1章 材料的種類與金屬材料的性能11 材料的種類 111 什么是材料 112 材料是如何分類的12 金屬材料的性能 121 物理性能 122 化學(xué)性能 123 力學(xué)性能 124 工藝性能什么是材料？材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料是人類進(jìn)化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來(lái)劃分時(shí)代。 石器時(shí)代 青銅器時(shí)代 鐵器時(shí)代1.1 材料的種類1.材料的分類方法2 材料的結(jié)合鍵金屬材料制品：不銹鋼制品、齒輪組、變速齒輪、鉆頭、銑刀、銅條軋輪、軋棍。傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、長(zhǎng)石

5、等)為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。 特種陶瓷又稱精細(xì)陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。 高分子材料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運(yùn)輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。 綜上所述，根據(jù)結(jié)合鍵可將材料分為四類: 金屬材料主要以金屬鍵結(jié)合，其強(qiáng)韌性好，塑性變形能力強(qiáng)，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，為主要的工程材料。高分子材料以分子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合，耐蝕性、絕緣性好，密度小，加工成型性好，強(qiáng)度不高、硬度較低，耐熱性較差。陶瓷材料以離子鍵、共價(jià)鍵結(jié)合，熔點(diǎn)高，硬度高，耐熱，耐磨，脆性大，難以加工。復(fù)合材料可由多種結(jié)合鍵組成，強(qiáng)韌性好，比強(qiáng)度、比剛度高，

6、抗疲勞性好。 1.2 金屬材料的性能 物理性能 1.密度和熔點(diǎn):(1)密度;(2)熔點(diǎn) 2.熱學(xué)性能:(1)導(dǎo)熱性;(2)比熱容;(3)熱膨脹系數(shù) 3.電學(xué)性能:(1)導(dǎo)電性;(2)介電常數(shù)與介電強(qiáng)度;(3)鐵電性能;(4)超導(dǎo)電性 4.磁學(xué)性能:(1)磁導(dǎo)率;(2)矯頑力 力學(xué)性能 1.強(qiáng)度 (1)拉伸試樣:拉伸試樣的形狀有圓形和矩形兩類。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 2282002)金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法中，對(duì)試樣的形狀、尺寸及加工要求均有明確的規(guī)定。圖1-5所示為圓形拉伸試樣。 (2)力-伸長(zhǎng)曲線:拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線叫做力伸長(zhǎng)曲線。 在拉伸試驗(yàn)中具有屈服現(xiàn)象的金屬材料稱為

7、塑性材料，而工程上使用的金屬材料，大多數(shù)沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，這類金屬材料稱為脆性材料。有些脆性材料，不僅沒(méi)有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生縮頸。 (3)強(qiáng)度指標(biāo):屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度屈服點(diǎn):試樣在拉伸過(guò)程中力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)(變形)時(shí)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)，其計(jì)算公式為 s=Fs/S0 （1-3） 式中 s屈服點(diǎn)，MPa; Fs試樣屈服時(shí)的載荷，N; S0試樣原始橫截面面積，mm2。 對(duì)于無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，按GB/T 2282002規(guī)定可用規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力0.2表示。0.2表示試樣卸除拉伸力后，其標(biāo)距長(zhǎng)度部分的殘余伸長(zhǎng)率達(dá)到0.2%時(shí)的應(yīng)力，也稱屈服強(qiáng)度。計(jì)算公式為 0.2=F0.2/S0

8、 （1-4）式中 0.2規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力，MPa; F0.2殘余伸長(zhǎng)率達(dá)到0.2%時(shí)的載荷，N; S0試樣原始橫截面面積，mm2。 抗拉強(qiáng)度:試樣拉斷前承受的最大標(biāo)稱拉應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度。其計(jì)算公式為 b=Fb/S0 （1-5） 式中 b抗拉強(qiáng)度，MPa; Fb試樣承受的最大載荷，N; S0試樣原始橫截面面積，mm2。 抗拉強(qiáng)度表示材料在拉伸載荷作用下的最大均勻變形的抗力。零件在工作中所承受的 應(yīng)力，不允許超過(guò)抗拉強(qiáng)度，否則會(huì)產(chǎn)生斷裂?？估瓘?qiáng)度b和屈服點(diǎn)s一樣，也是機(jī)械零件設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)。在工程上把s/b稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比高，則材料強(qiáng)度的有效利 用率高，但過(guò)高也不好，一般以0.75左右為宜

9、。 2.塑性 斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力稱為塑性。常用的塑性判據(jù)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。它們也是由拉伸試驗(yàn)測(cè)得的。 試樣拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比稱為斷后伸長(zhǎng)率，其計(jì)算公式為 =(l1- l0)/l0×100% （1-6） 式中 試樣斷后伸長(zhǎng)率，%; l0試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm; l1試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。 試樣拉斷后，縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原始橫截面面積的百分比稱為斷面收 縮率，其計(jì)算公式為 =(S0-S1)/S0×100% （1-7） 式中 斷面收縮率，%; S0試樣原始橫截面面積，mm2; S1試樣拉斷后縮頸處的最小橫截面面積

10、，mm2。 3.硬度 抵抗外物壓入的能力，稱為硬度綜合性能指標(biāo)。 (1) 布氏硬度HB ( Brinell-hardness ) (2)洛氏硬度 ( Rockwll hardness)定義：每0.002mm相當(dāng)于洛氏1度。洛氏硬度常用標(biāo)尺有：B、C、A三種HRB 輕金屬，未淬火鋼HRC 較硬，淬硬鋼制品HRA 硬、薄試件10HRCHBS(3)維氏硬度 維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，100，120kg等，小于10kg的壓力可以測(cè)定顯微組織硬度。適用范圍：測(cè)量薄板類，HVHBS 4.韌性 金屬在斷裂前吸收變形能量的能力稱為韌性。 沖擊試驗(yàn): AK=GH1-GH2 =G(H1-H

11、2) (1-10) 式中 AK沖擊吸收功， J ; GH1擺錘初始勢(shì)能; GH2擺錘剩余勢(shì)能; G擺錘重量， N ; H1擺錘初始高度， m ; H2沖斷試樣后，擺錘回升高 度，m。 沖擊韌度是指沖擊試樣缺口處單位橫截面面積上的沖擊吸收功，其計(jì)算公式為 K= AK/ S0 (1-11) 式中 K沖擊韌度， J/cm2; AK沖擊吸收功， J ; S0試樣缺口處橫截面面積,cm2。 5.疲勞強(qiáng)度 疲勞現(xiàn)象：（80%的斷裂由疲勞造成） 承受載荷的大小和方向隨時(shí)間作周期性變化，交變應(yīng)力作用下，往往在遠(yuǎn)小于強(qiáng)度極限，甚至小于屈服極限的應(yīng)力下發(fā)生斷裂。影響因素： 循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜

12、物、表面狀態(tài)、殘余應(yīng)力等。Titanic沉沒(méi)原因Titanic 含硫高的鋼板，韌性很差，特別是在低溫呈脆性。所以，沖擊試樣是典型的脆性斷口。近代船用鋼板的沖擊試樣則具有相當(dāng)好的韌性。 工藝性能1.鑄造性能 (1)流動(dòng)性 (2)收縮性 (3)偏析 2.壓力加工性能 3.焊接性能 4.切削加工性能 5.熱處理性能 思考題1-1 材料是如何分類的? 1-2 材料的使用性能與工藝性能有何區(qū)別? 1-3 舉例說(shuō)明高熔點(diǎn)的金屬和低熔點(diǎn)的金屬各有什么用途? 1-4 簡(jiǎn)述金屬材料的化學(xué)性能。 第2章 材料的結(jié)構(gòu)與組織21 金屬材料的結(jié)構(gòu)與組織 211 純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 212 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 213 合金

13、的晶體結(jié)構(gòu)214 金屬材料的組織22 高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能 221 高分子材料的結(jié)構(gòu) 222 高分子材料的性能23 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能 231 陶瓷材料的結(jié)構(gòu) 232 陶瓷材料的性能2.1 金屬材料的結(jié)構(gòu)與組織 純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 1.晶格、晶胞與晶格常數(shù) 2.晶面與晶向 3.金屬晶體的類型 (1)體心立方晶格 (2)面心立方晶格(3)密排六方晶格 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 1.單晶體和多晶體 2.實(shí)際金屬的晶體缺陷 (1)點(diǎn)缺陷 空位間隙原子(2)線缺陷 刃型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)(3)面缺陷 面缺陷是指在兩個(gè)方向上尺寸很大，第三個(gè)方向上尺寸很小而呈面狀分布的缺陷。面缺陷主要是指金屬中的晶界和亞晶界。 晶

14、界處的主要特征： 原子排列不規(guī)則，因此對(duì)金屬的塑性變形起著阻礙作用，晶界越多，其作用越明顯。 顯然，晶粒越細(xì)，晶界總面積就越大，金屬的強(qiáng)度和硬度也就越高。所以在常溫下使用的金 屬材料，一般總是力求獲得細(xì)小的晶粒。 晶界處原子具有較高的能量，且雜質(zhì)（往往是一些低熔點(diǎn)的雜質(zhì)）較多，因此其熔點(diǎn)較低，有時(shí)還未加熱到金屬的熔點(diǎn)，晶界處就已先熔化了。 晶界處原子能量較高而容易滿足固態(tài)相變所需要的能量起伏，因此新相往往在舊相晶界處形核。晶粒越細(xì)小，晶界越多，新相的形核率就越高。晶界處有較多的空位，因此原子沿晶界的擴(kuò)散速度較快。 晶界處電阻較高，且易被腐蝕。 總之，實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)不是理想完整的，而是存在著

15、各種晶體缺陷，并且這些缺陷在不斷地運(yùn)動(dòng)變化著，金屬中的許多重要變化過(guò)程，都是依靠晶體缺陷的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行的，并且金屬的許多性能也都與晶體缺陷密切相關(guān)。 合金的晶體結(jié)構(gòu) 1.合金的基本概念 （1）合金 （2）組元 （3）相 2.固溶體 根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑中所處位置不同，固溶體可分為間隙固溶體和置換固溶體兩大類。 (1)間隙固溶體 (2)置換固溶體 金屬材料的組織 1.組織的概念2.組織的決定因素 3.組織與性能的關(guān)系 不同組織結(jié)構(gòu)的材料具有不同的性能，綜上所述，金屬材料的成分、工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能之間有著密切的關(guān)系。2.2 高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能 高分子材料的結(jié)構(gòu) 1.大分子鏈的構(gòu)成 (1)化學(xué)組成

16、 組成大分子鏈的化學(xué)元素，主要是碳、氫、氧，另外還有氮、氯、氟、硼、硅、硫等，其中碳是形成大分子鏈的主要元素。大分子鏈根據(jù)組成元素不同可分為三類，即碳鏈大分子、雜鏈大分子和元素鏈大分子。(2)形態(tài)大分子鏈呈現(xiàn)不同的幾何形狀，主要有線型、支化型和體型三類， 線型分子鏈；支化型分子鏈；體型(網(wǎng)型或交聯(lián)型)。 (3)空間構(gòu)型 2.大分子鏈的構(gòu)象及柔性 3.高分子材料的聚集態(tài) 高分子材料的性能 1.高分子材料的物理性能和化學(xué)性能特點(diǎn) (1)絕緣性 (2)耐熱性 (3)耐蝕性 (4)老化 2.高分子材料的力學(xué)性能 (1)高聚物的物理、力學(xué)狀態(tài) 線型非晶態(tài)高聚物的三種力學(xué)狀態(tài)為玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)。(2

17、)高分子材料的力學(xué)性能特點(diǎn) 高聚物的性能由硬脆、強(qiáng)硬、強(qiáng)韌、柔韌而緩慢地發(fā)生變化。 黏彈性:應(yīng)變與應(yīng)力同步發(fā)生，或應(yīng)變與應(yīng)力同時(shí)達(dá)到平衡。應(yīng)變不僅決定于應(yīng)力，而且決定于應(yīng)力作用的速率。即應(yīng)變不隨作用力即時(shí)建立平衡，而有所滯后。蠕變：應(yīng)力松弛：滯后與內(nèi)耗：高聚物受周期性載荷時(shí)，產(chǎn)生伸-縮的循環(huán)應(yīng)變。2.3 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能 陶瓷材料的結(jié)構(gòu) 按照組織形態(tài)陶瓷材料分為三類。 無(wú)機(jī)玻璃即硅酸鹽玻璃微晶玻璃即玻璃陶瓷，是單個(gè)晶體分布在非晶態(tài)的玻璃基體上的一類陶瓷材料。陶瓷（晶體陶瓷），陶瓷的典型組織結(jié)構(gòu)包括：晶體相（莫來(lái)石和石英），玻璃相，氣相 。1.晶體相（1）硅酸鹽 硅酸鹽基本結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn):

18、 構(gòu)成硅酸鹽的基本單元為硅氧四面體結(jié)構(gòu)。 硅氧四面體只能通過(guò)共用頂角而相互結(jié)合; Si4+通過(guò)O2-結(jié)合，SiOSi的結(jié)合鍵在氧上的鍵角接近于145° ; 穩(wěn)定的硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，硅氧四面體采取最高空間維數(shù)互相結(jié)合; 硅氧四面體采取比較緊密的結(jié)構(gòu)結(jié)合; 同一結(jié)構(gòu)中硅氧四面體最多只相差1個(gè)氧原子。 (2)氧化物 (3)非氧化合物 2.玻璃相 玻璃相的作用包括: 黏連晶體相，填充晶體相間空隙，提高材料致密度; 降低燒結(jié)溫度，加快燒結(jié)速度; 阻止晶體轉(zhuǎn)變，抑制其長(zhǎng)大; 獲得透光性等玻璃特性; 不能成為陶瓷的主導(dǎo)相3.氣相 氣相是陶瓷內(nèi)部殘留的孔洞，其成因復(fù)雜，影響因素多。陶瓷根據(jù)氣孔率分為致密

19、陶瓷、無(wú)開(kāi)孔陶瓷和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，氣孔對(duì)陶瓷的性能不利，它降低了陶瓷的強(qiáng)度，常常是造成裂紋的根源(圖2-28)，所以應(yīng)盡量降低氣孔率。一般普通陶瓷的氣孔率為5 %10% ;特種陶瓷在5 %以下;金屬陶瓷則要求低于0.5 %。 陶瓷材料的性能 1.陶瓷的物理和化學(xué)性能 (1)熱膨脹性能 (2)導(dǎo)熱性(3)熱穩(wěn)定性 (4)化學(xué)穩(wěn)定性 (5)導(dǎo)電性 陶瓷材料的性能 2.陶瓷的力學(xué)性能 (1)剛度 (2)硬度 (3)強(qiáng)度：晶界使陶瓷實(shí)際強(qiáng)度比理論值低得多(11%)?？傊?，陶瓷材料的性能特點(diǎn)是:具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、不老化性、高硬度和良好的抗壓能力，但脆性很高，溫度急變抗力很低

20、，抗拉、抗彎性能差。 思考題2-1 什么叫晶體?什么叫非晶體? 2-2 什么叫晶格?什么叫晶胞? 2-3 常見(jiàn)的金屬晶體有哪幾種? 2-4 鐵有哪幾種同素異晶體? 2-5 晶體缺陷有哪幾種?它們對(duì)力學(xué)性能有什么影響? 2-6 什么叫固溶體?什么叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象? 2-7 什么叫金屬化合物?它有何特征? 2-8 什么叫金屬的組織? 2-9 試述晶粒大小與力學(xué)性能的關(guān)系。 2-10 什么叫高分子材料?簡(jiǎn)述高分子材料的結(jié)構(gòu)。 第3章 材料的變形31 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 311 金屬的塑性變形 312 冷塑性變形對(duì)金屬性能與組織的影響 313 回復(fù)與再結(jié)晶 314 金屬的熱塑性變形32 高分子材料的

21、變形特點(diǎn) 321 高聚物的彈性變形 322 高聚物的粘彈性變形 323 線型高聚物的變形特點(diǎn) 324 體型高聚物的變形特點(diǎn)33 陶瓷材料的變形 331 陶瓷材料的彈性變形 332 陶瓷材料的塑性變形及蠕變 333 陶瓷材料的強(qiáng)度、硬度和斷裂3.1 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 金屬的塑性變形1.單晶體的塑性變形 滑移變形具有以下特點(diǎn): 滑移在切應(yīng)力作用下產(chǎn)生?；蒲卦用芏茸畲蟮木婧途虬l(fā)生。 滑移時(shí)兩部分晶體的相對(duì)位移是原子間距的整數(shù)倍?；频耐瑫r(shí)伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)。滑移的機(jī)理2.多晶體的塑性變形 (1)晶粒取向的影響 (2)晶界的影響 (3)晶粒大小的影響 因此，一般在室溫使用的結(jié)構(gòu)材料都希望獲

22、得細(xì)小而均勻的晶粒。因?yàn)榧?xì)晶粒不僅使材料具有較高的強(qiáng)度、硬度，而且也使它具有良好的塑性和韌性，即具有良好的綜合力學(xué)性 能。故生產(chǎn)中總是盡可能地細(xì)化晶粒。 冷塑性變形對(duì)金屬性能與組織的影響 1.冷塑性變形對(duì)金屬顯微組織的影響 2.亞結(jié)構(gòu)的變化 3.形變織構(gòu)的產(chǎn)生 形變織構(gòu)有兩種類型: 拔絲時(shí)形成的形變織構(gòu)稱為絲織構(gòu)，其主要特征為各晶粒的某一晶向趨于平行于拉 拔方向。 軋板時(shí)形成的形變織構(gòu)稱為板織構(gòu)，其主要特征為各晶粒的某一晶面和晶向分別趨 于平行于軋制面和軋制方向。 4.塑性變形對(duì)金屬性能的影響 塑性變形后金屬性能變化最顯著的是力學(xué)性能。隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降

23、的現(xiàn)象稱為加工硬化或形變強(qiáng)化。 5.殘余應(yīng)力 內(nèi)應(yīng)力分為三類: 宏觀殘余應(yīng)力:是由工件不同部分的宏觀變形不均引起的。 微觀殘余應(yīng)力:是由晶粒或亞晶粒之間的變形不均產(chǎn)生的。 點(diǎn)陣畸變:是由工件在塑性變形中形成的大量點(diǎn)陣缺陷(如空位、間隙原子、位錯(cuò)等)引起的。內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生使材料變脆，耐蝕性降低。 回復(fù)與再結(jié)晶 1.回復(fù) 2.再結(jié)晶 對(duì)于工業(yè)用純金屬(純度大于99.9%)，其再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)間的關(guān)系可按下列經(jīng) 驗(yàn)公式計(jì)算: T再=（0.350.4）T熔 式中 T再金屬的再結(jié)晶溫度，K; T熔金屬的熔點(diǎn)，K。   實(shí)際生產(chǎn)中，為了消除加工硬化，必須進(jìn)行中間退火。經(jīng)冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫

24、度以上100200，保溫適當(dāng)時(shí)間，使變形晶粒重新結(jié)晶為均勻的等軸晶粒，以消除加工硬化和殘余應(yīng)力的退火，稱為再結(jié)晶退火。 3.晶粒長(zhǎng)大 金屬的熱塑性變形 1.熱加工與冷加工的本質(zhì)區(qū)別 金屬的冷塑性變形加工和熱塑性變形加工是以再結(jié)晶溫度來(lái)劃分的。凡在金屬的再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工，稱為熱加工，如鍛造熱軋等;在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工稱為冷加工，如冷軋冷拉等。2.熱加工對(duì)金屬組織和性能的影響 (1)消除鑄態(tài)金屬的組織缺陷 (2)細(xì)化晶粒 (3)形成纖維組織 (4)形成帶狀組織3.2 高分子材料的變形特點(diǎn) 高聚物的彈性變形 高聚物的黏彈性變形 線型高聚物的變形特點(diǎn) 體型高聚物的變形特點(diǎn) 3.3 陶瓷材

25、料的變形 陶瓷材料的彈性變形 材料在靜拉伸載荷下，一般都要經(jīng)過(guò)彈性變形、塑性變形及斷裂三個(gè)階段。 陶瓷材料的塑性變形及蠕變 陶瓷材料的強(qiáng)度、硬度和斷裂 目前主要采用以下幾種方法提高陶瓷材料的實(shí)際強(qiáng)度及改善其脆性: 制造顆粒細(xì)的、致密度高的、均勻的、較純凈的陶瓷，以盡量減少組織中的各種雜質(zhì)和缺陷。 將陶瓷制成纖維，甚至晶須，可以大大減小各種缺陷產(chǎn)生的幾率，能使強(qiáng)度提高12個(gè)數(shù)量級(jí)。 在陶瓷表面造出一個(gè)殘余應(yīng)力層。思考題 3-1 什么是滑移? 3-2 單晶體塑性變形的最基本方式是什么?在實(shí)際晶體中，它是通過(guò)什么來(lái)實(shí)現(xiàn)的? 3-3 多晶體的塑性變形比單晶體復(fù)雜，它的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面? 3-

26、4 塑性變形對(duì)金屬性能的影響有哪些? 3-5 什么是加工硬化?它在生產(chǎn)中有何利弊?如何消除加工硬化? 3-6 簡(jiǎn)述加熱溫度對(duì)冷塑性變形金屬的組織和性能的影響。 3-7 實(shí)際生產(chǎn)中，金屬的再結(jié)晶溫度是如何確定的? 3-8 熱加工與冷加工的本質(zhì)區(qū)別是什么?它對(duì)金屬的組織和性能有何影響? 3-9 簡(jiǎn)述高聚物的變形特點(diǎn)。 3-10簡(jiǎn)述陶瓷的變形特點(diǎn)。第4章 鋼的熱處理4.1 鐵碳合金相圖的分析及應(yīng)用4.2 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變4.3 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變4.4 鋼的整體熱處理工藝4.5 鋼的表面熱處理和化學(xué)熱處理 純金屬的結(jié)晶過(guò)程及鐵的同素異構(gòu)現(xiàn)象 1.純金屬的結(jié)晶過(guò)程 (1)純金屬的冷卻曲線及過(guò)冷度

27、(2)純金屬的結(jié)晶過(guò)程(3)晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響2.鐵的同素異構(gòu)現(xiàn)象 (1)純金屬的冷卻曲線及過(guò)冷度綜上所述，純金屬的結(jié)晶有兩個(gè)特點(diǎn):一是結(jié)晶總是在一定的過(guò)冷度條件下進(jìn)行;二是結(jié)晶的整個(gè)過(guò)程是在一恒溫(T1)情況下由開(kāi)始到結(jié)束的。前者也是合金結(jié)晶以及其他固態(tài)下組織轉(zhuǎn)變的共同特點(diǎn)。 (2)純金屬的結(jié)晶過(guò)程 (3)晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響常用的細(xì)化晶粒方法有: 增加過(guò)冷度 變質(zhì)處理 振動(dòng)處理 2.鐵的同素異構(gòu)現(xiàn)象 1394 912-Fe -Fe -Fe （4-1） 鐵碳合金相圖的分析 1.鐵碳合金的基本組織 （1）鐵素體 （2）奧氏體 （3）滲碳體（4）珠光體 （5）萊氏體 鐵碳合金相

28、圖的分析 Fe-Fe3C相圖中的特性點(diǎn): 1148 LwC4.30% Ld wC4.30%（AwC2.11%+Fe3C） （4-2） 共晶轉(zhuǎn)變 1148或 LwC4.30% LdwC4.30% （4-3） 共晶轉(zhuǎn)變 727AwC0.77% PwC0.77%（FwC0.021 8% +Fe3C） （4-4） 共析轉(zhuǎn)變 727或 AwC0.77% PwC0.77% （4-5） 共析轉(zhuǎn)變 Fe-Fe3C相圖中的特性線:二元相圖中的線條都是一些具有共同特征的點(diǎn)的連線。綜上所述，滲碳體可以有三個(gè)來(lái)源，從液態(tài)合金中直接結(jié)晶出來(lái)、從奧氏體中析出和從鐵素體中析出。 Fe-Fe3C相圖中的相區(qū): 簡(jiǎn)化后的Fe-

29、Fe3C相圖共有12個(gè)相區(qū)（5個(gè)單相區(qū);5個(gè)兩相區(qū);2個(gè)三相區(qū)）。 (2)鐵碳合金的分類 根據(jù)Fe-Fe3C相圖中鐵碳合金的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wC、組織轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)及室溫組織，我們可將鐵碳合金分為以下幾類: 工業(yè)純鐵: wC 0.021 8%的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。 鋼:0.021 8%< wC <2.11%的鐵碳合金稱為鋼。根據(jù)其室溫組織和碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wC的不同，又可分為 亞共析鋼0.021 8%< wC <0.77%; 共析鋼wC=0.77%; 過(guò)共析鋼0.77%< wC <2.11%。 白口鑄鐵:2.11% wC <6.69%的鐵碳合金稱為白口鑄鐵。根據(jù)其室

30、溫組織和碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wC的不同，又可分為 亞共晶白口鑄鐵2.11% wC <4.3%; 共晶白口鑄鐵 wC=4.3%; 過(guò)共晶白口鑄鐵4.3%< wC <6.69%。 (3)Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用 根據(jù)Fe-Fe3C相圖判斷鐵碳合金的力學(xué)性能作為選用鋼鐵材料的依據(jù): 制定鑄、鍛和熱處理等熱加工工藝的依據(jù):在熱處理工藝上的應(yīng)用4.2 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變熱處理是由加熱、保溫和冷卻三個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的。在大多數(shù)熱處理工藝中，鋼加熱的主要目的是獲得奧氏體組織。 奧氏體的形成機(jī)理 1.奧氏體形成的熱力學(xué)條件 2.奧氏體的形成過(guò)程 （1）奧氏體晶核形成（2）奧氏體晶核長(zhǎng)大 （3）殘余滲碳

31、體溶解 （4）奧氏體成分均勻化 奧氏體的晶粒長(zhǎng)大及其控制 1.奧氏體晶粒度的概念 2.奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響因素 （1）加熱溫度 （2）保溫時(shí)間 （3）加熱速度 （4）化學(xué)成分 鋼中的碳含量和合金元素都會(huì)對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大產(chǎn)生顯著影響。 碳含量: 合金元素: 3.控制奧氏體長(zhǎng)大的措施 (1)合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間 (2)合理選擇鋼的原始組織 (3)加入一定量的合金元素 4.3 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 鋼在冷卻時(shí)，主要的冷卻方式有兩種: 一種是等溫冷卻，另一種是連續(xù)冷卻。1.過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 2.影響奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的因素 影響C曲線形狀、位置的因素很多，主要有下面

32、幾個(gè)方面: (1)碳含量 (2)合金元素 (3)加熱溫度和保溫時(shí)間 過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的近似分析 過(guò)冷奧氏體的組織轉(zhuǎn)變類型 1.珠光體型轉(zhuǎn)變 (1)珠光體的組織形態(tài)及力學(xué)性能 (2)珠光體的形成機(jī)理 珠光體的形成過(guò)程，包含兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程: 一個(gè)是碳的擴(kuò)散，生成高碳的滲碳體和低碳的鐵素體;另一個(gè)是晶體的點(diǎn)陣重構(gòu)，由面心立方的奧氏體轉(zhuǎn)變成體心立方的鐵素體和 復(fù)雜斜方的滲碳體。 2.貝氏體型轉(zhuǎn)變（1）貝氏體的組織形態(tài)和力學(xué)性能 （2）貝氏體的形成機(jī)理 3.馬氏體型轉(zhuǎn)變 （1）馬氏體的組織形態(tài)及力學(xué)性能 （2）馬氏體的形成條件 （3）馬氏體型轉(zhuǎn)變的特點(diǎn) 鋼中馬氏體型轉(zhuǎn)變有著許多不同于珠光體型轉(zhuǎn)

33、變的特點(diǎn): 轉(zhuǎn)變的非擴(kuò)散性: 轉(zhuǎn)變的非等溫性: 轉(zhuǎn)變的非徹底性: 比容增大: 4.4 鋼的整體熱處理工藝 退火 所謂退火，就是將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火的實(shí)質(zhì)是將鋼加熱奧氏體化后進(jìn)行珠光體型轉(zhuǎn)變。退火后的組織，對(duì)亞共析鋼是鐵素體加片狀珠光體;對(duì)共析或過(guò)共析鋼則是粒狀珠光體?？傊?，退火組織是接近平衡狀態(tài)的組織。 1.退火的目的 降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。 細(xì)化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鰷?zhǔn)備。 消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開(kāi)裂。 2.常用的退火工藝及應(yīng)用 （1）完

34、全退火 （2）球化退火 （3）去應(yīng)力退火（4）再結(jié)晶退火 （5）擴(kuò)散退火 正火 將鋼加熱到Ac3(或Accm)以上3050，保溫適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱 處理工藝稱為正火。由于正火將鋼加熱到完全奧氏體化狀態(tài)，使鋼中原始組織的缺陷基本消除，然后再控制以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，所以正火得到以索氏體為主的組織。 正火與退火兩者的目的基本相同，但正火的冷卻速度比退火稍快，故正火鋼組織比較細(xì)，它的強(qiáng)度、硬度比退火鋼高。 1.正火工藝的應(yīng)用 （1）低碳鋼 （2）中碳結(jié)構(gòu)鋼 （3）過(guò)共析鋼 2.退火與正火的選擇 （1）切削加工性 （2）使用性能 （3）經(jīng)濟(jì)性 淬火 1.鋼的淬火工藝及種類 鋼的淬火就是將鋼

35、加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻獲得馬氏體和(或)下貝氏體組織的熱處理工藝。 淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體(或下貝氏體)型轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或下貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，獲得所需的力學(xué)性能。 (1)淬火加熱溫度 在具體選擇鋼的淬火加熱溫度時(shí)，除了遵循一般原則外，還應(yīng)考慮工件的化學(xué)成分、技術(shù)要求、尺寸形狀、原始組織以及加熱設(shè)備、冷卻介質(zhì)等諸多因素的影響，對(duì)加熱溫度予以適當(dāng)調(diào)整。 (2)淬火介質(zhì)生產(chǎn)中實(shí)際使用的淬火介質(zhì)可分為兩大類:一類是工件在冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生物態(tài)變化的介質(zhì);另一類是不發(fā)生物態(tài)變化的介質(zhì)。其冷卻特性的不同，直接影響了工件的冷卻速度。

36、 蒸氣膜階段沸騰階段 對(duì)流階段 常用的淬火介質(zhì)：常用的淬火介質(zhì)有水、鹽水和堿水、油、熔鹽和熔堿等。 新型淬火介質(zhì):主要有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。 (3)淬火冷卻方法 單液淬火；雙介質(zhì)淬火；馬氏體分級(jí)淬火；下貝氏體等溫淬火；延遲淬火冷卻；局部淬火；深冷處理；2.鋼的淬硬性和淬透性 淬硬性和淬透性是表示鋼接受淬火能力的兩項(xiàng)性能指標(biāo)。它們是選材、用材的重要依據(jù)，也是熱處理技師必須了解的材料的重要性能。 淬硬性淬透性 回火 1.淬火鋼在回火時(shí)的組織和性能轉(zhuǎn)變 回火就是鋼淬硬后，再加熱到低于Ac1以下的某一溫度，保溫一定的時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 回火的目的是:合理調(diào)整力學(xué)性能，使工件滿

37、足使用要求;穩(wěn)定組織，使工件在使用過(guò)程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而保證工件的形狀、尺寸不變;降低或消除內(nèi)應(yīng)力，以減少工件的變形并防止開(kāi)裂。 (1)回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變大致包括以下幾個(gè)過(guò)程: 碳原子的偏聚和聚集；馬氏體的分解；殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；碳化物的析出、轉(zhuǎn)化和長(zhǎng)大；鐵素體的回復(fù)與再結(jié)晶；總之，淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變是由以上五個(gè)過(guò)程綜合作用的結(jié)果，難以用明確的溫度范圍將 它們截然分開(kāi)，它們有時(shí)互相交錯(cuò)，有時(shí)同時(shí)進(jìn)行。 (2)回火后的力學(xué)性能 淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能總的變化趨勢(shì)是：隨著回火溫度的上升，硬度、強(qiáng)度降低，塑性、 韌性升高。 回火對(duì)淬火鋼硬度的影響回火對(duì)鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性的影響

38、 2.回火的分類及回火工藝的制定 1）回火的分類 低溫回火: 中溫回火: 高溫回火: （2）回火工藝的制定 制定回火工藝的主要參數(shù)有:回火溫度、回火時(shí)間、回火后的冷卻速度。 4.5 鋼的表面熱處理和化學(xué)熱處理 鋼的表面熱處理 1.感應(yīng)加熱表面淬火 (1)基本原理 (2)特點(diǎn)及其在熱處理中的應(yīng)用 感應(yīng)加熱能夠在一定范圍內(nèi)控制加熱層深度。 加熱速度快，生產(chǎn)效率高。 工件的熱處理質(zhì)量高而穩(wěn)定。 熱效率高。 易實(shí)現(xiàn)局部加熱和連續(xù)加熱。 便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 (4)感應(yīng)加熱表面淬火后的組織及性能感應(yīng)加熱表面淬火后的組織:感應(yīng)加熱表面淬火后的力學(xué)性能: 硬度； 疲勞強(qiáng)度； 耐磨性；(5)工藝 感應(yīng)加熱

39、表面淬火的工藝參數(shù)分為熱參數(shù)和電參數(shù)兩種。 感應(yīng)加熱表面淬火方法:同時(shí)加熱淬火法；連續(xù)加熱淬火法。 淬火溫度和加熱速度的選擇 感應(yīng)加熱設(shè)備的選擇:應(yīng)根據(jù)工件的淬硬層深度要求選擇電流頻率。 感應(yīng)加熱后的冷卻：噴射冷卻；浸液冷卻；埋油冷卻。 感應(yīng)加熱表面淬火后的回火通?；鼗鸱椒ㄓ腥N: 爐中回火；自回火；感應(yīng)加熱回火。 2.火焰加熱表面淬火 (1)基本原理和特點(diǎn) (2)方法 固定法；旋轉(zhuǎn)法；前進(jìn)法；聯(lián)合法。 鋼的化學(xué)熱處理 1.化學(xué)熱處理的基本原理 (1)化學(xué)熱處理的概念 (2)化學(xué)熱處理的基本過(guò)程 2.滲碳 (1)滲碳概述 (2)氣體滲碳 (3)滲碳后的熱處理及其性能 滲碳后的熱處理: 滲碳淬火

40、后的組織:一類是從表面到心部組織依次為馬氏體+殘余奧氏體馬氏體心部組織;另一類是馬氏體+殘余奧氏體+碳化物馬氏體+殘余奧氏體馬氏體心部組織。 氣體滲碳工藝過(guò)程通?？蓜澐譃樯郎嘏艢?、滲碳(包括強(qiáng)滲和擴(kuò)散)、降溫冷卻三個(gè)階段。3.滲氮 (1)滲氮概述 (2)氣體滲氮原理 (3)滲氮前的熱處理 (4)氣體滲氮工藝 氣體滲氮的工藝曲線見(jiàn)圖4-32。 4.碳氮共滲及氮碳共滲 (1)碳氮共滲 (2)氮碳共滲 5.其他化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介 (1)滲硼 (2)其他多元共滲 (3)滲鋁 3.滲氮（1）滲氮概述 （2）氣體滲氮原理 （3）滲氮前的熱處理 （4）氣體滲氮工藝4.碳氮共滲及氮碳共滲 （1）碳氮共滲 （2）氮

41、碳共滲 5.其他化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介 （1）滲硼 （2）其他多元共滲 （3）滲鋁 思考題 4-1 鐵碳合金的基本組織有哪幾種?分別說(shuō)明它們的性能特征。 4-2 Fe-Fe3C相圖中各特性點(diǎn)、特性線有何意義? 4-3 試述e-Fe3C相圖的運(yùn)用。 4-4 什么叫熱處理?熱處理的目的是什么? 4-5 通常熱處理工藝分為哪幾個(gè)階段? 4-6 何為奧氏體化?其經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段? 4-7 奧氏體晶粒大小對(duì)鋼熱處理后的性能有什么影響?如何才能獲得細(xì)小、均勻的奧氏體晶粒? 4-8 過(guò)冷奧氏體在不同溫度下等溫時(shí)其最終產(chǎn)物分別是什么?它們的組織形態(tài)和性能如何? 4-9 過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變與連續(xù)轉(zhuǎn)變有何區(qū)別? 4-10

42、 簡(jiǎn)述馬氏體型轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。 第5章 模具材料概述51 模具材料的分類 511 冷作模具材料 514 其他模具材料52 模具材料的性能要求 521 使用性能 522 模具鋼力學(xué)性能指標(biāo)的評(píng)述523 工藝性能 53 模具材料的選用原則 531 滿足使用性能要求 532 滿足工藝性能要求 533 滿足經(jīng)濟(jì)性要求5.1 模具材料的分類 冷作模具材料1.火焰淬火鋼 2.基體鋼 3.高韌性低合金冷作模具鋼 4.高碳中鉻耐磨模具鋼 熱作模具材料 塑料模具材料 1.預(yù)硬鋼 2.時(shí)效硬化鋼 3.冷擠壓成型塑料模具鋼 其他模具材料 在三大類模具材料之外，還有鑄造模具鋼、有色合金模具材料、玻璃模具材料等。 5.2

43、模具材料的性能要求 冷沖壓模具要求其材料具有高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，高的硬度及耐磨性; 冷擠壓模具要求其材料具有高強(qiáng)度、高韌性、高淬透性以及良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性和切削加工性; 熱作模具用鋼要求在工作溫度下保持高的強(qiáng)度和韌性、良好的抗腐蝕性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的熱疲勞抗力。 使用性能 對(duì)各類模具鋼提出的性能要求主要包括硬度、強(qiáng)度和韌性等。1.硬度 硬度表示了鋼對(duì)變形和接觸應(yīng)力的抗力，而且是很容易測(cè)定的一種性能，同時(shí)硬度與強(qiáng)度也有一定關(guān)系，可通過(guò)二者的換算關(guān)系得到材料硬度值?？砂从捕确秶鷦澏＞哳悇e，如高硬度（5260HRC），一般用于冷作模具;中等硬度（4052HRC），一般用于熱作模具。 2

44、.強(qiáng)度 強(qiáng)度是指鋼在服役過(guò)程中，抵抗變形和斷裂的能力。對(duì)于模具來(lái)說(shuō)則是整個(gè)型面或各個(gè)部位在服役過(guò)程中抵抗拉伸力、壓縮力、彎曲力、扭轉(zhuǎn)力或綜合力的能力。 3.韌性 在工作過(guò)程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過(guò)程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。韌性是模具鋼的一種重要性能指標(biāo)，它決定了材料在沖擊試驗(yàn)力作用下對(duì)破裂的抗斷能力。材料的韌性越高，脆斷的危險(xiǎn)性越小，熱疲勞強(qiáng)度也越高。對(duì)于衡量模具脆斷傾向，沖擊韌度試驗(yàn)具有重要意義。 4.耐磨性 模具在工作中承受相當(dāng)大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具能夠在強(qiáng)烈摩擦下仍保持其尺寸精度。5.抗熱疲勞性能 熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周

45、期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，抗熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。 6.咬合抗力 咬合抗力實(shí)際上就是發(fā)生“冷焊”時(shí)的抵抗力。該性能對(duì)于模具材料較重要。試驗(yàn)時(shí)通常在干摩擦條件下，把被試驗(yàn)的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進(jìn)行恒速對(duì)偶摩擦運(yùn)動(dòng)，以一定的速度逐漸增大載荷，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，咬合臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。7.耐蝕性 金屬材料在腐蝕性介質(zhì)中所具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力，稱為金屬的耐蝕性。 提高模具材料的耐蝕

46、性，通常采用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，主要包括: （1）提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性 （2）加入易鈍化合金元素 （3）加入能促使合金表面生成致密腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜的合金元素 不同的服役條件對(duì)模具材料主要力學(xué)性能要求不同：對(duì)熱作模具鋼要考慮其抗熱疲勞性能;對(duì)壓鑄模具應(yīng)考慮其耐融熔金屬的沖蝕性能;對(duì)于高溫下工作的熱作模具應(yīng)考慮其在工作溫度下的抗氧化性能;對(duì)于在腐蝕介質(zhì)中工作的模具，應(yīng)注意其耐蝕性;對(duì)高載荷下工作的模具應(yīng)該考慮其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度及斷裂韌度等。 工藝性能 在模具生產(chǎn)成本中，材料費(fèi)用一般占10%20%，而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用占80%以上。 所以模具材料的

47、工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易程度的主要因素之一。改善模具的工藝性能，不僅可以使模具生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易于制造，而且可以有效地降低模具的制造費(fèi)用。 模具材料的工藝性能主要包括可加工性，淬透性和淬硬性，淬火溫度和熱處理變形，氧化、脫碳敏感性及其他因素。 1.可加工性 （1）可加工性概述 模具的可加工性包括：熱加工性能（熱塑性、加工溫度范圍等）；冷加工性能（切削、磨削、拋光、冷拔等）； 特種加工（如電火花加工）。毛 坯預(yù)先熱處理模具零件切削加工最終熱處理粉末冶金焊接塑性成形鑄造 模具零件的加工工藝路線2.淬透性和淬硬性 淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火前的原始組織狀態(tài);淬硬性則主要

48、取決于鋼中的碳含量。對(duì)于大部分的冷作模具鋼，淬硬性往往是主要的考慮因素。對(duì)于熱作模具鋼和塑料模具鋼，一般模具尺寸較大，尤其是制造大型模具，其淬透性更為重要。 3.淬火溫度和熱處理變形 為了便于生產(chǎn)，要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些，特別是當(dāng)模具采用火焰加熱局部淬火時(shí)，由于難以準(zhǔn)確地測(cè)量和控制溫度，所以要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。 模具在熱處理時(shí)，尤其在淬火過(guò)程中，要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等，為保證模具質(zhì)量，要求模具鋼的熱處理變形小。 4.氧化、脫碳敏感性 模具在加熱過(guò)程中，如果發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會(huì)使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低。因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對(duì)于鉬含量較高的模具鋼，由于氧化、脫碳敏感性強(qiáng)，需要采用特種熱處理，如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。 5.其他因素 在選擇模具鋼時(shí)，除了必須考慮使用性能和工藝性能之外，還必須考慮模具鋼的通用性和價(jià)格。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面全面分析，以最終選定合理的模具材料。 5.3 模具材料的選用原則模具材料的選用有三個(gè)原則一是使用性能原則 材料的使用性能應(yīng)滿足模具的使用要求。對(duì)大量機(jī)器工件和工程構(gòu)件，主要是機(jī)械性能;對(duì)一些特殊條件下工作的工件，則必