《模具材料及強化技術》第1章緒論

1、.21. 何柏林何柏林 主編主編. . 北京北京: 化學工化學工業(yè)出版社業(yè)出版社, 2011年年9月第月第1版版2. 譚彥顯譚彥顯 主編主編. . 北京北京: 北京理北京理工大學出版社工大學出版社, 2011年年6月第月第1版版.3. 高為國高為國. . 北京北京: 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社, 2006年年1月月第第1版版.4. 陳志剛陳志剛. 北京北京: 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社, 2008年年8月第月第1版版.參考書目參考書目.3參考書目參考書目.普通高等教育應用型本科（）的。同學們能，并、，以模具使用壽命，產(chǎn)品生產(chǎn)成本。課程性質(zhì)與目的課程性質(zhì)與目的4.的分析方法與分析步驟的牌號、

2、主要成分、性能、工藝特點和主要用途的 模具模具的質(zhì)量、使用壽命、生產(chǎn)成本的質(zhì)量、使用壽命、生產(chǎn)成本與模具材料、模具材料、熱處理工藝及表面強化技術熱處理工藝及表面強化技術之間的及5課程的基本要求課程的基本要求模具表面強化處理的新技術、新工藝.，鋼的熱處理原理及工藝、合金鋼、材料力學性能和物化性能等知識是其重要的理論基礎。學習時，應緊密結(jié)合上述內(nèi)容進行深入學習。起來，認真分析模具的生產(chǎn)工藝、設計方法、失效形式及原因等，以便學習好本課程。，盡可能參觀一些模具的生產(chǎn)和使用廠家，增加專業(yè)感性認識。課程的特點課程的特點6.第第1章章 緒論緒論 第第2章章 模具失效分析模具失效分析 第第3章章 冷作模具材料

3、冷作模具材料 第第4章章 熱作模具材料熱作模具材料 第第5章章 塑料模具材料塑料模具材料 第第6章章 其它模具材料其它模具材料 第第7章章 模具模具表面強化技術表面強化技術 7講授內(nèi)容講授內(nèi)容.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位的地位與作用與作用10 指通過（如金屬材料的、，粉末的、，塑料的等），使為具有的一種。. 按按分：分：大型、中型、小型模具 按按分：分：高精度、中等精度、低精度模具 按按分：分：沖壓模、注塑模、壓鑄模、鑄造蠟模、粉末壓制模具、玻璃壓制模具等 鑄造方法鑄造方法 切削加工方法切削加工方法 特種加工方法特種加工方法1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位的地

4、位與作用與作用11.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位的地位與作用與作用12.： 由多個工位組成、多個工位組成、各工位完成不同的加各工位完成不同的加工、且各工位順序相工、且各工位順序相互關聯(lián)互關聯(lián)，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工，如沖孔、落料、折彎、切邊、拉深等工位。1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位的地位與作用與作用13.u 模具成形生產(chǎn)零件具有“”：采用模具成形：采用模具成形：采用模具成形：需模具，重達：需模具1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位的地位與作用與作用14.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位的地位與作用與作用15，等。

5、按照一般公認標準，即100300萬元模具產(chǎn)值可帶動實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)值1億元。.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位與作用模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位與作用16l 20世紀80年代初，日、美、德等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值高于機床制造業(yè)產(chǎn)值。l 目前世界模具工業(yè)產(chǎn)值600650億美元/年.在模具技術方面處于。 模具的、等現(xiàn)代制造技術均已得到應用，高速銑削等技術已被廣泛應用。在方面擁有，。1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢17 由于我國制造業(yè)的崛起與勞動力成本低，致使日、德等國的模具制造業(yè)開始向我國轉(zhuǎn)移。但日、德等國在模具先進設計制造技術上的優(yōu)勢依然很明顯。.在、等方面模具

6、設計制造1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢18例：例：在中，處于 IT行業(yè)產(chǎn)品更新快（如：手機開發(fā)制造周期2個月，產(chǎn)品試制期7天），沒有先進模具設計制造技術的支撐，根本無法保證新產(chǎn)品的研發(fā)效率。.1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢19以（又以、）、為主，這不僅直接創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，同時推動了相關產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，日本汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展就是明證。 日本及近年來高速增長的，離不開的支撐：廣泛采用、等新技術，使產(chǎn)品外觀與內(nèi)在質(zhì)量都具備非常強的國際競爭力。為了擺脫模具加工設備的成本負擔，提升經(jīng)濟效益，日本模具制造業(yè)開始改變經(jīng)營策略，。.在

7、上擁有較高知名度，、在全球占有相當?shù)谋戎?，模具制造業(yè)是重要組成部分。，意、日、美等國。在德國機械總產(chǎn)量中占據(jù)重要地位，絕大部分出口，其中，精度高且規(guī)格全，稟承了德國制造的一貫風格。近年來，在、等的方面取得了新進展；模具標準件及一些輔助工具（如氣動工具、刀具等）享有良好的聲譽，并得到了廣泛應用。1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢20.在國家相關產(chǎn)業(yè)政策支持下，1997年開始，。，精度可達2um，工位數(shù)可達160個，壽命可達12億次，如：48英寸電視、大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具，如：照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具、塑封模具等1.

8、2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢21.，如：自動扶梯整體踏板壓鑄模、汽車后橋齒輪箱壓鑄模，如：新轎車的部分覆蓋件模具，如：子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材的擠出模1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢22在國家相關產(chǎn)業(yè)政策支持下，1997年開始，。.2011年：出口沖壓模具價格平均10263美元/噸，比上年6.86% 進口沖壓模具價格平均20445美元/噸，比上年10.77% 進出口平均單價之比為：12012年：進出口模具平均單價之比為：11.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢23.，在模具制

9、造方面處于我國模具發(fā)展最快、生產(chǎn)較集中的省份我國模具發(fā)展最快、生產(chǎn)較集中的省份：廣東（如：深圳、東莞、順德等）江蘇（如：昆山等）浙江（如：寧海、余姚、寧波北倉、臺州黃巖等）上海1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢24.在方面，與，。1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢25這這歸因于歸因于：我國缺少高檔模具加工制造設備、測量設備缺少高檔模具加工制造設備、測量設備（如：三坐標測量儀、激光掃描儀）、，高級模具設計人才匱乏，高級模具設計人才匱乏。 .261.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢26u 從事模具技

10、術研發(fā)的機構和院校已超過，從事模具技術教育培訓的院校已超過。l 我校模具技術國家重點實驗室l 上海交大CAD國家工程研究中心l 北京機電研究所精沖技術國家工程研究中心l 鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程研究中心.271.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢27u 在模具CAD/CAE/CAM、電火花加工和數(shù)控加工、快速成形與快速制模等技術與等方面取得了顯著進步，為提高模具質(zhì)量、縮短模具設計制造周期做出了貢獻。.發(fā)展發(fā)展，不斷模具產(chǎn)品的技術含量，以縮短制造周期。模具制造正朝信息化、無圖化、精細化、自動化方向發(fā)展，模具企業(yè)正朝技術集成化、設備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、

11、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢28 模具技術涉及機械、電子、化學、光學、計算機、精密檢測和信息網(wǎng)絡等諸多學科，是一綜合性系統(tǒng)工程。. 汽車覆蓋件模具 精密沖壓模具 大型塑料模具、精密塑料模具 大型薄壁精密復雜壓鑄模、鎂合金壓鑄模具 子午線橡膠輪胎模具 新型快速經(jīng)濟模具 多功能復合模具 模具標準件1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢29. 提高 廣泛應用CAD/CAE/CAM技術設計制造模具 大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術 在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注塑成形和高壓注塑成形技術 提高模具標準

12、化水平、模具標準件使用率1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢30. 發(fā)展優(yōu)質(zhì)技術 在模具加工中推廣高速銑削技術 進一步研發(fā)模具的拋光技術和設備 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 開發(fā)新型成形工藝和模具1.2 國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)外模具技術發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢31.耐磨性耐磨性硬度、硬度、紅硬性紅硬性耐蝕性耐蝕性強度強度、韌性、韌性耐熱性耐熱性抗疲勞性抗疲勞性1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢32.u 隨著制造業(yè)快速發(fā)展，對模具使用性能及壽命、加工精度等提出了更高的要求。等是。因此，世界各國均在不斷研究和開發(fā)新型模具材料、改進

13、模具制備工藝、選用合研究和開發(fā)新型模具材料、改進模具制備工藝、選用合適的表面強化處理技術、合理設計模具結(jié)構、加強對模具適的表面強化處理技術、合理設計模具結(jié)構、加強對模具的維護的維護等措施，以穩(wěn)定和提高模具使用壽命，防止模具早期失效。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢33.冷作模具鋼冷作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼塑料模具鋼塑料模具鋼特殊模具鋼特殊模具鋼Al2O3基陶瓷基陶瓷ZrO2基陶瓷基陶瓷Si3N4陶瓷陶瓷Sialon陶瓷陶瓷（新型模具材料）（新型模具材料）（新型模具材料）（新型模具材料）W基金屬陶瓷基金屬陶瓷MC5金屬陶瓷金屬陶瓷無磁模具鋼無磁模具鋼耐蝕模具鋼耐蝕模具

14、鋼粉末冶金模具鋼粉末冶金模具鋼主導地位主導地位1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢34.u 隨著模具工業(yè)的發(fā)展，對模具鋼的冶金質(zhì)量、數(shù)量、性能要求不斷提高，。u 為適應方向發(fā)展，國外方向發(fā)展。：指鋼廠可直接提供不同要求的、經(jīng)機加工的、高尺寸精度、無脫碳層的精料。：指鋼廠可直接提供標準化的模板、模塊等產(chǎn)品。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢35.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢36：添加Ca、Se、Pb等元素或S含量，改善鋼的可加工性。主要是S系，也有S-Ca、S-Se系系。：雜質(zhì)少、組織均勻、無纖維方向性，模具型面表面質(zhì)量好。：

15、美國412、M-300 日本YAG 英國EAB 瑞典STAVAX-13.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢37：美國P20（3Cr2Mo，使用最廣泛）、445 日本PDS，德國2312多數(shù)以中碳鋼為基礎，適當加入Cr、Mn、Mo、V等合金元素制成調(diào)質(zhì)處理（2837HRC）后機械加工，可避免熱處理變形。.：用于成形熱固性塑料、復合強化塑料制品。：美國 A2（Cr5Mo1V） 、D3（Cr12）、 H13（4Cr5MoSiV1）一般采用馬氏體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼。： ISO 110CrMo17 瑞典STAVAX（4Cr13）1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)

16、狀及趨勢38.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢：碳化物細小、彌散分布，強韌性高，耐磨性、可切削性、可磨削性好，抗回火穩(wěn)定性高，熱處理變形?。哼m合制作冷鐓模、厚板沖剪模具，有望發(fā)展成通用冷作模具鋼。：美國VascoDie(8Cr8Mo2V2Si)、VascoWear(8Cr8M2VWSi) 日本QCM-8(8Cr8Mo2SiV)、DC53(Cr8Mo2SiV)、 TCD(Cr8V2MoTi)39.：淬火溫度范圍寬，淬透性高，適應火焰局部加熱空冷淬透的要求，。：日本SX35(Cr8MoV)、SX105(7CrMnSiMoV)、 HMD1、HMD51.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及

17、趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢40.：美國A14、A16 日本G04、ACD37：采用粉末冶金法粉末冶金法生產(chǎn)，形成非常細小、彌散的碳化物，可顯著提高冷作模具鋼的韌性和可磨削性。：美國CPM10V，德國X320（）1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢41.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢：以奧氏體為基體組織的CrMn、CrMnSi系熱作模具鋼，含V、W、Mo等合金元素。：時效硬化強度、硬度和耐磨性，可承受700800高溫，。：美國T2C 日本5Mn15Cr10V2、5Mn15Ni5Cr8Mo2V242.：為了滿足的需要，在5CrNiMo鋼的基礎上，Ni

18、、Cr、Mo等含量，以鋼的淬透性、熱強性和韌性。： ISO 40NiCrMoV7 法國40NCD16(40NiCr2Mo)1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢43.：在H13()鋼基礎上Cr含量、V含量，發(fā)展起來的，以MC型碳化物作主要強化相：瑞典QRO80、QRO90M1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢44：針對而發(fā)展起來的一類耐高溫、耐腐蝕的熱作模具鋼。：日本 3Cr13MoV.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢45 隨著模具服役條件的日益苛刻，對提出了更高的要求。為此，國外發(fā)展了先進模具鋼制造技術，例如：（，）鋼的純凈度純凈

19、度（、）鋼的純凈度、致純凈度、致密性、等向性和均勻性，密性、等向性和均勻性，鋼的偏析偏析.：指將轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐等普通煉鋼爐中要完成的任務（等）在中進行。：。將需被精煉的鋼預制成電極并放入電渣重熔爐中，鋼電極與水冷結(jié)晶器之間通過電流時熔渣產(chǎn)生高溫，鋼電極按一定速度送入熔渣，逐步熔化、凝固而形成鑄錠，實現(xiàn)鋼的精煉。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢46.大截面鍛壓模塊大截面鍛壓模塊的的性能性能等工藝進一步進一步鋼的質(zhì)量鋼的質(zhì)量1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢47.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢48u 我國模具鋼產(chǎn)量我國合金工

20、具鋼總產(chǎn)量的。但，以圓棒為主，厚板、方料、扁料等較少見。u 為了適應模具工業(yè)發(fā)展的需要，近年來我國模具鋼有了較快發(fā)展，初步形成了模具鋼體系，并制定了，其中一些模具鋼的性能基本上達到了國際先進水平。.u國標中只列入了（美）預硬型塑料模具鋼。u目前塑料模具仍采用制造，使用壽命短，成形制品精度低、表面粗糙。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢49模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構不盡合理，高質(zhì)量、高性能模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構不盡合理，高質(zhì)量、高性能模具鋼品種少。模具鋼品種少。.u 20世紀50年代從蘇聯(lián)引進的三種冷作模具鋼，目前產(chǎn)量仍占冷作模具鋼總產(chǎn)量的目前產(chǎn)量仍占冷作模具鋼總產(chǎn)量的

21、。u 國外用量大、綜合性能較好的（美）雖已納入國標，但產(chǎn)量很低；高耐磨的（美）用量也不高。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢50模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構不盡合理，高質(zhì)量、高性能模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構不盡合理，高質(zhì)量、高性能模具鋼品種少。模具鋼品種少。.u近年來，應用最廣、綜合性能較好的（美）的（美）有待深入研究，使熱作模具鋼產(chǎn)品結(jié)構和選用趨于合理。模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構不盡合理，高質(zhì)量、高性能模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構不盡合理，高質(zhì)量、高性能模具鋼品種少。模具鋼品種少。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢51.模具鋼模具鋼。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢52：、對模具鋼進行熱處理，并開發(fā)了、。：、，且模具技術人員也的應用。.：、，導致模具鋼產(chǎn)品的冶金質(zhì)量、碳化物尺寸及分布控制、性能等向性、質(zhì)量穩(wěn)定性、尺寸精度等。并且，1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢53模具鋼模具鋼。1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢53.1.3 模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢模具材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨