第03章 模具材料及熱處理

1、第五章第五章 模具材料及熱處理模具材料及熱處理模具材料概述模具材料概述冷作模具鋼及熱處理冷作模具鋼及熱處理熱作模具鋼及熱處理熱作模具鋼及熱處理塑料模具鋼及熱處理塑料模具鋼及熱處理其它模具材料及熱處理其它模具材料及熱處理第一節(jié)第一節(jié) 模具材料概述模具材料概述一、模具材料分類一、模具材料分類 二、模具材料的主要性能指標(biāo)二、模具材料的主要性能指標(biāo) 模具材料的成分、組織、質(zhì)量及性能對(duì)模具的承載能力、使模具材料的成分、組織、質(zhì)量及性能對(duì)模具的承載能力、使用壽命、加工精度、制造成本等有顯著的影響用壽命、加工精度、制造成本等有顯著的影響.模具材料的性能相模具材料的性能相對(duì)于一般零件為高對(duì)于一般零件為高,一般

2、從使用性能和工藝性能二大方面考慮一般從使用性能和工藝性能二大方面考慮:1、模具材料的使用性能要求、模具材料的使用性能要求（1 1）硬度和熱硬性）硬度和熱硬性成形模具應(yīng)具有足夠高的硬度，才能確保使用壽命。它是保證模成形模具應(yīng)具有足夠高的硬度，才能確保使用壽命。它是保證模具形狀和尺寸穩(wěn)定而不迅速發(fā)生變化，對(duì)模具材料來(lái)說(shuō)這是基本的具形狀和尺寸穩(wěn)定而不迅速發(fā)生變化，對(duì)模具材料來(lái)說(shuō)這是基本的性能要求。一般冷作模具要求性能要求。一般冷作模具要求52-60HRC52-60HRC；熱作模具；熱作模具40-52HRC40-52HRC。硬度是強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性等指標(biāo)的綜合反映，在圖紙硬度是強(qiáng)度、塑性、韌性、

3、耐磨性等指標(biāo)的綜合反映，在圖紙 上一般只標(biāo)注硬度要求。上一般只標(biāo)注硬度要求。熱硬性是指模具在受熱或高溫條件下保持高硬度的能力，如熱熱硬性是指模具在受熱或高溫條件下保持高硬度的能力，如熱 作模具和部分冷作模具要求一定的熱硬性作模具和部分冷作模具要求一定的熱硬性。材料的硬度和熱硬性主要取決于材料的成分、熱處理工藝及表材料的硬度和熱硬性主要取決于材料的成分、熱處理工藝及表 面處理工藝面處理工藝。（2 2）耐磨性）耐磨性是衡量模具使用壽命的重要指標(biāo)是衡量模具使用壽命的重要指標(biāo)磨損形式不同，影響耐磨性的因素也不同，主要因素是硬度和磨損形式不同，影響耐磨性的因素也不同，主要因素是硬度和 組織。組織。例：沖

4、擊載荷較小時(shí)，耐磨性和硬度成正比關(guān)系；例：沖擊載荷較小時(shí)，耐磨性和硬度成正比關(guān)系； 鋼的組織中，馬氏體和下貝氏體耐磨性較好；鋼的組織中，馬氏體和下貝氏體耐磨性較好； 鋼中碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、形態(tài)、分布對(duì)鋼的耐磨性有顯著的鋼中碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、形態(tài)、分布對(duì)鋼的耐磨性有顯著的影響。影響。（3 3）強(qiáng)度和韌性）強(qiáng)度和韌性強(qiáng)度強(qiáng)度衡量材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標(biāo)；衡量材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標(biāo)；例：例： 冷作模具：變形抗力冷作模具：變形抗力屈服強(qiáng)度，斷裂抗力屈服強(qiáng)度，斷裂抗力抗拉強(qiáng)度、抗抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等；彎強(qiáng)度等； 熱作模具：變形抗力熱作模具：變形抗力高溫屈服強(qiáng)度，斷裂抗力高溫屈服強(qiáng)度

5、，斷裂抗力抗拉強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，斷裂韌性等；斷裂韌性等；韌性韌性沖擊載荷下抵抗產(chǎn)生裂紋的特性，反映脆斷抗力。常用沖沖擊載荷下抵抗產(chǎn)生裂紋的特性，反映脆斷抗力。常用沖擊韌性（擊韌性（K K）表示。）表示。材料的強(qiáng)度和韌性主要取決于材料的成分、冶金質(zhì)量、熱處理工材料的強(qiáng)度和韌性主要取決于材料的成分、冶金質(zhì)量、熱處理工藝，碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、形態(tài)、分布對(duì)其有顯著的影響。藝，碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、形態(tài)、分布對(duì)其有顯著的影響。 4 4）抗熱性能）抗熱性能 熱強(qiáng)性能和熱硬性熱強(qiáng)性能和熱硬性熱強(qiáng)性能熱強(qiáng)性能是指高溫下的強(qiáng)度性能。短時(shí)高溫強(qiáng)度較多考慮高是指高溫下的強(qiáng)度性能。短時(shí)高溫強(qiáng)度較多考慮高溫屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)

6、度，長(zhǎng)時(shí)高溫強(qiáng)度則需注意蠕變極限和持溫屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，長(zhǎng)時(shí)高溫強(qiáng)度則需注意蠕變極限和持久強(qiáng)度。久強(qiáng)度。 熱硬性：熱硬性：一般指材料在升高到較高溫度時(shí)保持硬度穩(wěn)定的能一般指材料在升高到較高溫度時(shí)保持硬度穩(wěn)定的能力。力。 熱熱硬性通常與加入的合金元素有關(guān)硬性通常與加入的合金元素有關(guān)。熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性：指高溫化學(xué)腐蝕抗力。一般可加入合金元素（指高溫化學(xué)腐蝕抗力。一般可加入合金元素（CrCr、SiSi、v v等等) )生成致密氧化物膜生成致密氧化物膜, ,以提高抗氧化性。以提高抗氧化性。熱疲勞抗力：熱疲勞抗力：反映材料在交變載荷作用下，抵抗疲勞破壞的反映材料在交變載荷作用下，抵抗疲勞破壞的性能指

7、標(biāo)。例性能指標(biāo)。例 熱作模具：急冷急熱的熱疲勞作用。熱作模具：急冷急熱的熱疲勞作用?？拐持钥拐持裕购闲裕购闲?模具在工作中，有時(shí)受到強(qiáng)烈摩擦及高模具在工作中，有時(shí)受到強(qiáng)烈摩擦及高溫的溫的 作用、發(fā)生模具材料與加工材料間直接接觸，并互相粘作用、發(fā)生模具材料與加工材料間直接接觸，并互相粘 結(jié)合。所以要求模具材料表面具有一定的抗粘著性。結(jié)合。所以要求模具材料表面具有一定的抗粘著性。（二）工藝性能要求（二）工藝性能要求 1 1）熱加工工藝性能：包括鍛、軋、鑄造、焊接等性能）熱加工工藝性能：包括鍛、軋、鑄造、焊接等性能. .由模具由模具制造工藝、材料成分、冶金質(zhì)量、組織等影響制造工藝、材料成分、

8、冶金質(zhì)量、組織等影響. . 2 2）冷加工工藝性能：包括切削、拋光、磨削、研磨等）冷加工工藝性能：包括切削、拋光、磨削、研磨等. . 對(duì)現(xiàn)代的壓制產(chǎn)品有時(shí)要求很高的表面質(zhì)量，低的表面粗糙度對(duì)現(xiàn)代的壓制產(chǎn)品有時(shí)要求很高的表面質(zhì)量，低的表面粗糙度及高的精度，所以對(duì)及高的精度，所以對(duì)切削性能和拋光性能均有很高要求。切削性能和拋光性能均有很高要求。 特別對(duì)于有些塑料模具具有高的表面質(zhì)量（如鏡面）。特別對(duì)于有些塑料模具具有高的表面質(zhì)量（如鏡面）。 3 3）熱處理性能：它的好壞對(duì)模具質(zhì)量有較大影響。熱處理變）熱處理性能：它的好壞對(duì)模具質(zhì)量有較大影響。熱處理變形小、淬硬性、淬透性等。形小、淬硬性、淬透性等。

9、 淬硬性保證了模具的硬度和耐磨性，淬透性保證了大尺寸模淬硬性保證了模具的硬度和耐磨性，淬透性保證了大尺寸模具的強(qiáng)韌性和斷面性能的均勻性，對(duì)要求表面高硬度的沖裁具的強(qiáng)韌性和斷面性能的均勻性，對(duì)要求表面高硬度的沖裁、拉深模，拉深模，淬硬性顯得更重要。而對(duì)于要求整個(gè)截面的淬硬性顯得更重要。而對(duì)于要求整個(gè)截面的 均勻一致均勻一致性能的熱鍛模來(lái)說(shuō)，淬透性往往更為重要。性能的熱鍛模來(lái)說(shuō)，淬透性往往更為重要。 2.2.工藝性能良好工藝性能良好 根據(jù)制造工藝方法不同使所選材料具有良好的工藝性能，即根據(jù)制造工藝方法不同使所選材料具有良好的工藝性能，即首先是能制造出來(lái)。在批量大時(shí)，對(duì)便于制造顯得更為突出。首先是能

10、制造出來(lái)。在批量大時(shí)，對(duì)便于制造顯得更為突出。 3.3.供應(yīng)上能保證供應(yīng)上能保證 所選材料應(yīng)考慮我國(guó)資源和現(xiàn)實(shí)供應(yīng)情況，盡量少用進(jìn)口材所選材料應(yīng)考慮我國(guó)資源和現(xiàn)實(shí)供應(yīng)情況，盡量少用進(jìn)口材料，并且品種規(guī)格應(yīng)盡量少而集中，以便于采購(gòu)管理。料，并且品種規(guī)格應(yīng)盡量少而集中，以便于采購(gòu)管理。4.4.經(jīng)濟(jì)性合理經(jīng)濟(jì)性合理 要求所選材料，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單要求所選材料，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、成品率高、成本低。這里，、成品率高、成本低。這里，要綜合考慮總成本，而不能片面追求一次性成本的高低。另外要綜合考慮總成本，而不能片面追求一次性成本的高低。另外在滿足性能、壽命等要求下，盡可能選用價(jià)格低的材料，以降在滿足性能、壽命等要求

11、下，盡可能選用價(jià)格低的材料，以降低成本。低成本。（三）模具選材的一般原則三）模具選材的一般原則 1.1.使用性能足夠使用性能足夠 根據(jù)工作條件根據(jù)工作條件, ,失效形式失效形式、壽命要求、可靠性的高低等提出、壽命要求、可靠性的高低等提出材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等使用性能要求材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等使用性能要求, ,使所選材料使所選材料足夠滿足使用要求。足夠滿足使用要求。四四、模具選料的具體考慮因素、模具選料的具體考慮因素（一）模具的工作條件因素（一）模具的工作條件因素 1 1、承載受力的大小、速度（沖擊狀況）、承載受力的大小、速度（沖擊狀況） 受力大，材料要求強(qiáng)度高；沖擊大，則韌性要

12、求好受力大，材料要求強(qiáng)度高；沖擊大，則韌性要求好 2 2、工作溫度、工作溫度 冷作模具、塑料、熱作三類模具因?yàn)楣ぷ鳒囟扔泻艽髤^(qū)別，所冷作模具、塑料、熱作三類模具因?yàn)楣ぷ鳒囟扔泻艽髤^(qū)別，所以材料的抗熱性能要求有很以材料的抗熱性能要求有很 大不同。大不同。 3 3、腐蝕情況腐蝕情況 腐蝕嚴(yán)重時(shí)要考慮不銹鋼類的材料，例如加工易產(chǎn)生腐蝕性腐蝕嚴(yán)重時(shí)要考慮不銹鋼類的材料，例如加工易產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料件時(shí)，可采用不銹鋼類型的模具材料。氣體的塑料件時(shí)，可采用不銹鋼類型的模具材料。（二）模具的失效因素（二）模具的失效因素 模具的失效形式主要有塑性變形失效、磨損失效及斷裂失效。模具的失效形式主要有塑性變形失效

13、、磨損失效及斷裂失效。根據(jù)失效分析，找出失效原因，提出解決問(wèn)題的主要性能指表，根據(jù)失效分析，找出失效原因，提出解決問(wèn)題的主要性能指表，有針對(duì)性的進(jìn)行選材。有針對(duì)性的進(jìn)行選材。 3）產(chǎn)品的材質(zhì)）產(chǎn)品的材質(zhì) 所加工產(chǎn)品的所加工產(chǎn)品的材質(zhì)的不同，材質(zhì)的不同，模具工作溫度和工作條件，選擇模具工作溫度和工作條件，選擇合理的材料合理的材料。4 4、模具的結(jié)構(gòu)因素、模具的結(jié)構(gòu)因素1 1）模具尺寸）模具尺寸大、中、小模具應(yīng)選用不同的材質(zhì)，大型模具材大、中、小模具應(yīng)選用不同的材質(zhì)，大型模具材料應(yīng)好些，特別是淬透性料應(yīng)好些，特別是淬透性、熱作模具的大型模要求有更高抗熱性。、熱作模具的大型模要求有更高抗熱性。3 3

14、、模具所加工的產(chǎn)品因素、模具所加工的產(chǎn)品因素1 1）產(chǎn)品批量大、?。┊a(chǎn)品批量大、小 批量大時(shí)采用材質(zhì)高批量大時(shí)采用材質(zhì)高、性能好的材料；、性能好的材料；批量小時(shí)采用批量小時(shí)采用性性能較差能較差、壽命較短壽命較短、加工簡(jiǎn)便的材料加工簡(jiǎn)便的材料. .2 2）制件質(zhì)量要求高低）制件質(zhì)量要求高低 精度要求高精度要求高、表面、表面粗糙度值要求低，則所選模具材料要粗糙度值要求低，則所選模具材料要從成分從成分、材質(zhì)上保證模具制造時(shí)有較好切削拋光性能。、材質(zhì)上保證模具制造時(shí)有較好切削拋光性能。6 6、模具的設(shè)計(jì)因素、模具的設(shè)計(jì)因素1 1）不同模具采用不同結(jié)構(gòu)材料）不同模具采用不同結(jié)構(gòu)材料 對(duì)于大型對(duì)于大型、復(fù)

15、雜模具可選用復(fù)雜模具可選用組合、鑲嵌結(jié)構(gòu)；不同目的組件，組合、鑲嵌結(jié)構(gòu)；不同目的組件，性能要求不同，選不同材料；例如，在刃部性能要求不同，選不同材料；例如，在刃部、型面部分或某些經(jīng)型面部分或某些經(jīng)受強(qiáng)烈磨損受強(qiáng)烈磨損、沖擊或高溫的部位采用貴重的高性能材料，其他的沖擊或高溫的部位采用貴重的高性能材料，其他的模體部分，性能要求不太高，可采用較低級(jí)材料。模體部分，性能要求不太高，可采用較低級(jí)材料。2 2）選材和表面強(qiáng)化處理結(jié)合，選普通材料，工作表面或局部表）選材和表面強(qiáng)化處理結(jié)合，選普通材料，工作表面或局部表面采用表面強(qiáng)化處理，如堆焊、激光表面處理、沉積技術(shù)等。面采用表面強(qiáng)化處理，如堆焊、激光表面處

16、理、沉積技術(shù)等。2 2）模具形狀）模具形狀形狀簡(jiǎn)單，公差要求低，可選高耐磨材料；反之，形狀簡(jiǎn)單，公差要求低，可選高耐磨材料；反之，形狀復(fù)雜，要求材料淬透性好、變形小，易加工；形狀復(fù)雜，要求材料淬透性好、變形小，易加工；3 3）模具不同組件、不同部位差異）模具不同組件、不同部位差異模具組成主要可分為工作零件與輔助零件。模具組成主要可分為工作零件與輔助零件。如凸、凹模工作部分硬度、耐磨性、抗熱性等要求高；非工作如凸、凹模工作部分硬度、耐磨性、抗熱性等要求高；非工作部分，緊固件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等可按通常的結(jié)構(gòu)零件的要求來(lái)選材部分，緊固件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等可按通常的結(jié)構(gòu)零件的要求來(lái)選材, ,在強(qiáng)韌性方面要求高一些

17、。在強(qiáng)韌性方面要求高一些。五、模具材料的發(fā)展趨勢(shì)五、模具材料的發(fā)展趨勢(shì) 1 1）壓力加工工藝迅速發(fā)展，新工藝不斷出現(xiàn)，對(duì)模具的各種）壓力加工工藝迅速發(fā)展，新工藝不斷出現(xiàn)，對(duì)模具的各種要求愈來(lái)愈高，所以對(duì)模具材料的性能要求也愈來(lái)愈高。模具要求愈來(lái)愈高，所以對(duì)模具材料的性能要求也愈來(lái)愈高。模具材料的發(fā)展趨勢(shì)由碳素工具鋼、低合金工具、高合金工具鋼高材料的發(fā)展趨勢(shì)由碳素工具鋼、低合金工具、高合金工具鋼高合金材料。還出現(xiàn)一系列新材料，例如基體鋼，馬氏體時(shí)效鋼合金材料。還出現(xiàn)一系列新材料，例如基體鋼，馬氏體時(shí)效鋼等。等。2 2）模具熱處理新技術(shù)，特別是表面強(qiáng)化處理工藝發(fā)展很快，特）模具熱處理新技術(shù)，特別是

18、表面強(qiáng)化處理工藝發(fā)展很快，特別是出現(xiàn)用碳鋼及低合金鋼等低級(jí)材料進(jìn)行表面強(qiáng)化處理代替別是出現(xiàn)用碳鋼及低合金鋼等低級(jí)材料進(jìn)行表面強(qiáng)化處理代替高合金鋼的動(dòng)向。高合金鋼的動(dòng)向。3 3）根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展需要和本國(guó)資源情況，模具鋼號(hào)不斷篩選精簡(jiǎn)、）根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展需要和本國(guó)資源情況，模具鋼號(hào)不斷篩選精簡(jiǎn)、補(bǔ)充更新，因此，目前新鋼種在模具材料應(yīng)用中不斷出現(xiàn)，性補(bǔ)充更新，因此，目前新鋼種在模具材料應(yīng)用中不斷出現(xiàn)，性能上，經(jīng)濟(jì)性有的優(yōu)于老鋼種。能上，經(jīng)濟(jì)性有的優(yōu)于老鋼種。4 4）當(dāng)前模具材料以工具鋼為主，也使用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、粉末冶）當(dāng)前模具材料以工具鋼為主，也使用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、粉末冶金材料、有色金屬和塑料等。模具材料已

19、從鋼材發(fā)展到非鋼材金材料、有色金屬和塑料等。模具材料已從鋼材發(fā)展到非鋼材料，從金屬發(fā)展到非金屬材料領(lǐng)域。料，從金屬發(fā)展到非金屬材料領(lǐng)域。 例如非鋼材料已應(yīng)用的有鑄鐵、硬質(zhì)合金、難熔例如非鋼材料已應(yīng)用的有鑄鐵、硬質(zhì)合金、難熔合金、低熔合金、低熔點(diǎn)合金。點(diǎn)合金。 思考題思考題第一章：第一章：1、模具和模具材料一般可以分為哪幾類、模具和模具材料一般可以分為哪幾類?2、模具材料的主要性能指標(biāo)有哪幾種、模具材料的主要性能指標(biāo)有哪幾種?簡(jiǎn)述模具鋼的硬度和簡(jiǎn)述模具鋼的硬度和耐磨性的關(guān)系。耐磨性的關(guān)系。3、什么是熱硬性、什么是熱硬性?什么是冷熱疲勞什么是冷熱疲勞?試舉例說(shuō)明其對(duì)模具壽試舉例說(shuō)明其對(duì)模具壽命的影

20、響。命的影響。4、模具失效的主要原因有哪幾方面、模具失效的主要原因有哪幾方面?5、改進(jìn)和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本作用是什么、改進(jìn)和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本作用是什么?舉例說(shuō)明舉例說(shuō)明其作用對(duì)模具壽命的影響其作用對(duì)模具壽命的影響6、簡(jiǎn)述模具材料對(duì)模具壽命的影響，并舉例說(shuō)明。、簡(jiǎn)述模具材料對(duì)模具壽命的影響，并舉例說(shuō)明。7、正確使用和維護(hù)模具應(yīng)注意哪些方面、正確使用和維護(hù)模具應(yīng)注意哪些方面?8、總結(jié)影響模具壽命的主要原因及提高模具壽命的主要措、總結(jié)影響模具壽命的主要原因及提高模具壽命的主要措施施 9.總結(jié)模具材料的主要性能指標(biāo)?？偨Y(jié)模具材料的主要性能指標(biāo)。10、模具失效的主要形式和原因。、模具失效的

21、主要形式和原因。一、一、 冷作模具的工作條件、失效形式及性能要求冷作模具的工作條件、失效形式及性能要求（一）沖裁模（一）沖裁模主要用于各種板料的沖切成形；按功能不同可分為主要用于各種板料的沖切成形；按功能不同可分為落料模、沖孔模、切邊模等。落料模、沖孔模、切邊模等。1 1工作條件及主要失效形式工作條件及主要失效形式 沖裁模的工作部位是刃口。沖裁時(shí)，刃口受到彎曲和剪切的沖裁模的工作部位是刃口。沖裁時(shí)，刃口受到彎曲和剪切的作用，還要受到?jīng)_擊。同時(shí)，板料與刃口部位產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。作用，還要受到?jīng)_擊。同時(shí)，板料與刃口部位產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。 沖裁模的正常失效形式主要是刃口磨損，磨損達(dá)到一定程度沖裁模的正常

22、失效形式主要是刃口磨損，磨損達(dá)到一定程度后，使沖裁件產(chǎn)生毛刺；生產(chǎn)中常用磨削的方法使刃口重新鋒利，后，使沖裁件產(chǎn)生毛刺；生產(chǎn)中常用磨削的方法使刃口重新鋒利，經(jīng)過(guò)多次磨刃后，凸模變短，凹模變薄，直至無(wú)法工作而失效。經(jīng)過(guò)多次磨刃后，凸模變短，凹模變薄，直至無(wú)法工作而失效。 此外，由于模具安裝調(diào)試不當(dāng)，沖裁時(shí)操作不規(guī)范或熱處理不當(dāng)此外，由于模具安裝調(diào)試不當(dāng)，沖裁時(shí)操作不規(guī)范或熱處理不當(dāng)?shù)仍斐杀廊泻屯鼓Ｕ蹟嗟确钦Ｊ?。等造成崩刃和凸模折斷等非正常失效。第二?jié)第二節(jié) 冷作模具材料冷作模具材料 冷作模具是指在常溫下對(duì)材料進(jìn)行壓力加工或其他加工所冷作模具是指在常溫下對(duì)材料進(jìn)行壓力加工或其他加工所使用的模具

23、。它主要分沖裁模使用的模具。它主要分沖裁模、拉拔及壓型模、冷鐓模和冷擠、拉拔及壓型模、冷鐓模和冷擠模模 2 2性能要求性能要求 沖裁模的主要性能要求是高的硬度和耐磨性，足夠的抗壓、沖裁模的主要性能要求是高的硬度和耐磨性，足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。由于被沖板料厚度不同，對(duì)其性能要求抗彎強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。由于被沖板料厚度不同，對(duì)其性能要求有所差異。有所差異。例：例：對(duì)于薄板對(duì)于薄板 ( (板厚板厚 1.5 mm) 1.5 mm)時(shí)，沖裁模以高耐磨性、高精度時(shí)，沖裁模以高耐磨性、高精度要求為主；要求為主； 對(duì)于厚板對(duì)于厚板( (板厚板厚1.5mm)1.5mm)，除要求高耐磨性外，還應(yīng)具有良好

24、，除要求高耐磨性外，還應(yīng)具有良好的強(qiáng)韌性；的強(qiáng)韌性；另外，模具的功能不同，對(duì)性能要求也不同。另外，模具的功能不同，對(duì)性能要求也不同。（二）冷鐓模二）冷鐓模-使金屬棒料在模具型腔內(nèi)冷變形成形；主要用于緊使金屬棒料在模具型腔內(nèi)冷變形成形；主要用于緊固件、滾動(dòng)軸承、滾子、鏈條、汽車零件的成形。固件、滾動(dòng)軸承、滾子、鏈條、汽車零件的成形。 1 1工作條件及主要失效形式工作條件及主要失效形式 工作條件差，有強(qiáng)烈沖擊。凸模承受的沖擊壓應(yīng)力可超過(guò)工作條件差，有強(qiáng)烈沖擊。凸模承受的沖擊壓應(yīng)力可超過(guò)2500 2500 MPaMPa，沖擊頻率很高。凹模的型腔表面和凸，沖擊頻率很高。凹模的型腔表面和凸模的工作表面還

25、受到劇模的工作表面還受到劇烈的沖擊摩擦，溫度可達(dá)烈的沖擊摩擦，溫度可達(dá)300300。 此外，由于坯料硬度不均、端面不平，冷鐓機(jī)精度不夠等原此外，由于坯料硬度不均、端面不平，冷鐓機(jī)精度不夠等原因，還使凸模受到彎曲應(yīng)力。因，還使凸模受到彎曲應(yīng)力。冷鐓模的主要失效形式是：冷鐓模的主要失效形式是：凸、凹模工作表面磨損嚴(yán)重，易產(chǎn)生溝凸、凹模工作表面磨損嚴(yán)重，易產(chǎn)生溝痕或剝落；凸模折斷，凹模開裂；凸模鐓粗，凹模?？诿洿?、棱角痕或剝落；凸模折斷，凹模開裂；凸模鐓粗，凹模?？诿洿?、棱角堆塌等堆塌等. .2 2性能要求性能要求 要求有足夠的硬度要求有足夠的硬度( (凸模凸模60-62HRC,60-62HRC,凹

26、模凹模58-60HRC)58-60HRC)、高的抗壓、高的抗壓強(qiáng)度和沖擊韌度。尤其是凹模，需要有良好的強(qiáng)韌性配合，強(qiáng)度和沖擊韌度。尤其是凹模，需要有良好的強(qiáng)韌性配合，一般一般整整個(gè)截面不能淬透，硬化層深度一般控制在個(gè)截面不能淬透，硬化層深度一般控制在1.5-4mm1.5-4mm。硬化層過(guò)深，。硬化層過(guò)深，易碎裂、崩塊；硬化層過(guò)淺，模腔易磨損、拉毛、粘模而使工件精易碎裂、崩塊；硬化層過(guò)淺，模腔易磨損、拉毛、粘模而使工件精度下降。度下降。（三）冷擠壓模三）冷擠壓模-是常溫下，在壓力機(jī)上對(duì)金屬以一定的速度和是常溫下，在壓力機(jī)上對(duì)金屬以一定的速度和壓力，使金屬塑性變形成形的模具。壓力，使金屬塑性變形成

27、形的模具。1 1工作條件及主要失效形式工作條件及主要失效形式 冷擠壓成形時(shí)，有強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力作用，變形抗力大。擠冷擠壓成形時(shí)，有強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力作用，變形抗力大。擠壓有色金屬時(shí)，擠壓力達(dá)壓有色金屬時(shí)，擠壓力達(dá)1000 MPa1000 MPa以上；擠壓鋼材時(shí)，正擠壓力以上；擠壓鋼材時(shí)，正擠壓力達(dá)達(dá)2000-2500MPa2000-2500MPa，而反擠壓力達(dá)，而反擠壓力達(dá)3000-3500MPa3000-3500MPa。此外，模具還受。此外，模具還受到坯料塑變流動(dòng)的劇烈摩擦，使模具表面局部溫升可達(dá)到坯料塑變流動(dòng)的劇烈摩擦，使模具表面局部溫升可達(dá)300-400300-400。凸模比凹模的工作條件

28、更苛刻，如毛坯端面不平整，沖頭與凹模凸模比凹模的工作條件更苛刻，如毛坯端面不平整，沖頭與凹模不同心等，都會(huì)使沖頭受到很大的彎曲應(yīng)力的作用。不同心等，都會(huì)使沖頭受到很大的彎曲應(yīng)力的作用。 冷擠壓凸模的失效形式：冷擠壓凸模的失效形式：主要是斷裂、塑性變形及磨損；主要是斷裂、塑性變形及磨損；凹模的主要失效形式是脹裂及磨損。凹模的主要失效形式是脹裂及磨損。2 2性能要求性能要求 具有高的強(qiáng)韌性，良好的耐磨性。一般凸模要求硬度為具有高的強(qiáng)韌性，良好的耐磨性。一般凸模要求硬度為61-61-63HRC63HRC，凹模要求硬度為，凹模要求硬度為58-62HRC58-62HRC。由于冷擠壓時(shí)產(chǎn)生較大的溫升，。由

29、于冷擠壓時(shí)產(chǎn)生較大的溫升，所以還應(yīng)具有一定的冷熱疲勞抗力和熱硬性。所以還應(yīng)具有一定的冷熱疲勞抗力和熱硬性。（四）拉拔模及成形模四）拉拔模及成形模-包括拉深模、脹形模、彎曲模和拔管模，包括拉深模、脹形模、彎曲模和拔管模，這些模具可使板材或棒材延伸、壓制成形。這些模具可使板材或棒材延伸、壓制成形。 1 1工作條件及主要失效形式工作條件及主要失效形式 模具工作時(shí)受載較輕，但模具表面有強(qiáng)烈的摩擦。凹模主要模具工作時(shí)受載較輕，但模具表面有強(qiáng)烈的摩擦。凹模主要受徑向張力作用，凸模主要承受軸向壓縮力和摩擦力作用。受徑向張力作用，凸模主要承受軸向壓縮力和摩擦力作用。主要失效形式：主要失效形式：成形模具主要是磨

30、損，拉拔模除了嚴(yán)重磨損外，成形模具主要是磨損，拉拔模除了嚴(yán)重磨損外，還會(huì)產(chǎn)生還會(huì)產(chǎn)生“粘附粘附”( (咬合咬合) )，即在溫度和壓力作用下，模腔局部表，即在溫度和壓力作用下，模腔局部表面可與坯料發(fā)生焊合，使小塊坯料粘附在模腔表面形成堅(jiān)硬的小面可與坯料發(fā)生焊合，使小塊坯料粘附在模腔表面形成堅(jiān)硬的小瘤，這些小瘤將使制品表面產(chǎn)生劃痕和擦傷。瘤，這些小瘤將使制品表面產(chǎn)生劃痕和擦傷。2 2性能要求性能要求 拉拔模性能主要要求是高的耐磨性，一般凸模硬度要求為拉拔模性能主要要求是高的耐磨性，一般凸模硬度要求為58-58-62HRC62HRC，凹模硬度要求為，凹模硬度要求為62-64HRC62-64HRC；要

31、求具有良好的抗咬合性。對(duì)；要求具有良好的抗咬合性。對(duì)成形模的耐磨性要求稍低，一般凸模硬度為成形模的耐磨性要求稍低，一般凸模硬度為54-58HRC54-58HRC，凹模硬度，凹模硬度為為56-60HRC56-60HRC，但要求較高的韌性。，但要求較高的韌性。 二、二、 冷作模具鋼的分類冷作模具鋼的分類 冷作模具材料冷作模具材料按材料類型按材料類型鋼材鋼材硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金低熔點(diǎn)合金低熔點(diǎn)合金高分子材料高分子材料鋼材鋼材按材料類型按材料類型碳素工具鋼碳素工具鋼高速鋼高速鋼基體鋼基體鋼低合金工具鋼低合金工具鋼高碳高鉻或中鉻工具鋼高碳高鉻或中鉻工具鋼三三. .冷作模具鋼的特點(diǎn)冷作模具鋼的特點(diǎn) 由于冷作模

32、具鋼多為常溫下工作，材料的塑性變形抗力大，模由于冷作模具鋼多為常溫下工作，材料的塑性變形抗力大，模具的工作應(yīng)力，工作條件苛刻，因此，這類模具性能一般要求高具的工作應(yīng)力，工作條件苛刻，因此，這類模具性能一般要求高的硬度和耐磨性，足夠的強(qiáng)度適當(dāng)?shù)捻g性。的硬度和耐磨性，足夠的強(qiáng)度適當(dāng)?shù)捻g性。 因此，冷作模具鋼通常在成分上以高碳為主，以滿足高硬度和因此，冷作模具鋼通常在成分上以高碳為主，以滿足高硬度和高耐磨性的需要。高耐磨性的需要。 如果為了提高模具抗沖擊能力，需增加韌性時(shí)，可選用中碳鋼。如果為了提高模具抗沖擊能力，需增加韌性時(shí)，可選用中碳鋼。 為了提高冷作模具淬透性和耐磨性，通常在高碳鋼中加入碳化為

33、了提高冷作模具淬透性和耐磨性，通常在高碳鋼中加入碳化物物CrCr、MoMo、W W、V V等元素。等元素。1. . 高碳工具鋼（高碳工具鋼（ T7AT7A、T10AT10A、T12AT12A為代表）為代表）1 1）主要性能特點(diǎn)）主要性能特點(diǎn) C%C%在在0.7% 0.7% 1.3%1.3%范圍內(nèi)范圍內(nèi), ,隨含碳量提高，碳化物量增加，耐隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。磨性提高，但韌性下降。 價(jià)格便宜、來(lái)源方便；鍛造工藝性好；易退火軟化，便于加價(jià)格便宜、來(lái)源方便；鍛造工藝性好；易退火軟化，便于加工制成模具；熱處理后有較高的硬度和一定的耐磨性。工制成模具；熱處理后有較高的硬度和

34、一定的耐磨性。主要缺陷是淬透性低，模具截面尺寸主要缺陷是淬透性低，模具截面尺寸15 mm15 mm，水冷也不能淬，水冷也不能淬透，熱硬性、耐磨性差，淬火溫度范圍窄，變形開裂的傾向大，透，熱硬性、耐磨性差，淬火溫度范圍窄，變形開裂的傾向大，模具使用壽命短。因此模具使用壽命短。因此, ,高高碳工具鋼只適宜制造尺寸較小，形狀碳工具鋼只適宜制造尺寸較小，形狀簡(jiǎn)單、受載較輕、簡(jiǎn)單、受載較輕、不適宜制作大中型和復(fù)雜的模具零件。不適宜制作大中型和復(fù)雜的模具零件。3 3） T8AT8A、T10AT10A、T12AT12A鋼的性能特點(diǎn)鋼的性能特點(diǎn) T8AT8A鋼的過(guò)熱敏感性較大鋼的過(guò)熱敏感性較大, ,晶粒容易粗

35、化，韌性較差，淬火晶粒容易粗化，韌性較差，淬火后沒(méi)有過(guò)剩碳化物，耐磨性差。所以模具制造時(shí)后沒(méi)有過(guò)剩碳化物，耐磨性差。所以模具制造時(shí)適于制作小型適于制作小型拉拔、拉深、擠壓模具；拉拔、拉深、擠壓模具； T12AT12A鋼過(guò)剩鋼過(guò)剩碳化物較多，顆粒較大，分布不均勻，易形成碳化物較多，顆粒較大，分布不均勻，易形成網(wǎng)狀，使性能變壞，因此在用作模具時(shí)受到限制，生產(chǎn)中只用網(wǎng)狀，使性能變壞，因此在用作模具時(shí)受到限制，生產(chǎn)中只用于要求韌性不高，而硬度和耐磨性高的切邊模和剪刀。于要求韌性不高，而硬度和耐磨性高的切邊模和剪刀。T10AT10A（ T11A）應(yīng)用最普遍，因?yàn)樗^(guò)熱應(yīng)用最普遍，因?yàn)樗^(guò)熱敏感性小，能獲

36、得比較細(xì)敏感性小，能獲得比較細(xì)小的晶粒，經(jīng)適當(dāng)熱處理后，有較高的強(qiáng)度和一定的韌性，而且小的晶粒，經(jīng)適當(dāng)熱處理后，有較高的強(qiáng)度和一定的韌性，而且淬火后有未溶碳化物，增加了耐磨性。淬火后有未溶碳化物，增加了耐磨性。適合制作要求耐磨性較高，適合制作要求耐磨性較高，而承受沖擊載荷較小的模具。而承受沖擊載荷較小的模具。2 2）熱加工工藝）熱加工工藝鍛造鍛造球化退火（若鍛后出現(xiàn)粗大或嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物時(shí)，應(yīng)先進(jìn)球化退火（若鍛后出現(xiàn)粗大或嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行正火后再進(jìn)行球化退火）行正火后再進(jìn)行球化退火）淬火和回火（淬火和回火（典型工藝見典型工藝見P58P58，Tab5-6Tab5-6；）。；）。1.1.等

37、溫球化退火等溫球化退火 目的獲得細(xì)小均勻分布碳化物目的獲得細(xì)小均勻分布碳化物, ,以提高強(qiáng)度、耐磨性和韌性，以提高強(qiáng)度、耐磨性和韌性，為最終熱處理做準(zhǔn)備（減少淬火變形和開裂）。為最終熱處理做準(zhǔn)備（減少淬火變形和開裂）。 如果為了進(jìn)一步減少熱處理變形和降低精加工的表面粗糙如果為了進(jìn)一步減少熱處理變形和降低精加工的表面粗糙度值，模具可在粗加工以后精加工之前進(jìn)行預(yù)調(diào)制處理，或者是度值，模具可在粗加工以后精加工之前進(jìn)行預(yù)調(diào)制處理，或者是進(jìn)行去應(yīng)力退火。進(jìn)行去應(yīng)力退火。2. 最終淬火一般采用分級(jí)加熱的方法，以減少變形開裂和高溫保溫最終淬火一般采用分級(jí)加熱的方法，以減少變形開裂和高溫保溫時(shí)間，這樣也可使氧

38、化脫碳減少。時(shí)間，這樣也可使氧化脫碳減少。 淬火冷卻一般采用分級(jí)淬火冷卻一般采用分級(jí)-等溫工藝，可減少變形，獲得良好性能，等溫工藝，可減少變形，獲得良好性能，但淬透性差。采用但淬透性差。采用160160180180堿液分級(jí)淬火可獲得較高硬度，但淬堿液分級(jí)淬火可獲得較高硬度，但淬硬層較薄。硬層較薄。 淬火后應(yīng)力很大，應(yīng)盡快回火，通常在油爐或硝鹽中進(jìn)行。淬火后應(yīng)力很大，應(yīng)盡快回火，通常在油爐或硝鹽中進(jìn)行。注意：注意：淬火溫度過(guò)高，增加淬火變形、開裂的危險(xiǎn)，并導(dǎo)致淬火馬氏體淬火溫度過(guò)高，增加淬火變形、開裂的危險(xiǎn)，并導(dǎo)致淬火馬氏體粗大，鋼的韌性下降。如果淬火溫度過(guò)低，鋼的硬度和耐磨性降低。粗大，鋼的韌

39、性下降。如果淬火溫度過(guò)低，鋼的硬度和耐磨性降低。碳素工具鋼淬火后存在較大內(nèi)應(yīng)力，需及時(shí)低溫回火。通常在油碳素工具鋼淬火后存在較大內(nèi)應(yīng)力，需及時(shí)低溫回火。通常在油爐或硝鹽中進(jìn)行，回火溫度根據(jù)硬度要求而定（典型工藝見爐或硝鹽中進(jìn)行，回火溫度根據(jù)硬度要求而定（典型工藝見P58P58，Tab5-7Tab5-7），時(shí)間一般為），時(shí)間一般為1-2h1-2h。2. 2. 高碳低合金工具鋼高碳低合金工具鋼 1 1）主要性能特點(diǎn)）主要性能特點(diǎn) C%C%在在0.8%0.8%以上，在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的以上，在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等合金元素，等合金元素

40、，合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在5%以下。以下。合金元素合金元素主要作用：主要作用：提高淬透性；減小淬火變形、開裂；形成特殊提高淬透性；減小淬火變形、開裂；形成特殊碳化物，細(xì)化晶粒；提高回火穩(wěn)定性。碳化物，細(xì)化晶粒；提高回火穩(wěn)定性。 比碳素工具鋼有更高的淬透性，可淬透直徑可達(dá)比碳素工具鋼有更高的淬透性，可淬透直徑可達(dá)80100mm。 有良好的耐磨性，淬火變形比較小。因此，被廣泛用來(lái)制作形有良好的耐磨性，淬火變形比較小。因此，被廣泛用來(lái)制作形狀較復(fù)雜、截面較大、承受負(fù)載比較大、變形要求嚴(yán)格的中小冷作狀較復(fù)雜、截面較大、承受負(fù)載比較大、變形要求嚴(yán)格的中小冷作模具。模具。常用鋼

41、種：常用鋼種： 9Mn2V 、MnCrWV 、9SiCr 、CrWMn熱加工工藝熱加工工藝注意：注意： 對(duì)于用低合金工具鋼制的形狀比較簡(jiǎn)單，截面較大的模具，采對(duì)于用低合金工具鋼制的形狀比較簡(jiǎn)單，截面較大的模具，采用連續(xù)淬火的方法。用連續(xù)淬火的方法。 對(duì)于形狀比較復(fù)雜的或要求熱處理變形小的低合金工具鋼所制對(duì)于形狀比較復(fù)雜的或要求熱處理變形小的低合金工具鋼所制的模具，可采用分級(jí)等溫淬火。目的是獲得下貝氏體組織，從而的模具，可采用分級(jí)等溫淬火。目的是獲得下貝氏體組織，從而使鋼的強(qiáng)度使鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性得到良好的配合，并保證模具具有良好、硬度和韌性得到良好的配合，并保證模具具有良好的耐磨性，同時(shí)可使

42、熱應(yīng)力和組織應(yīng)力減至最小，大大減少模具的耐磨性，同時(shí)可使熱應(yīng)力和組織應(yīng)力減至最小，大大減少模具的變形。的變形。高碳低合金工具鋼高碳低合金工具鋼淬火后存在較大內(nèi)應(yīng)力，需及時(shí)低溫回火。淬火后存在較大內(nèi)應(yīng)力，需及時(shí)低溫回火。以獲得高硬度，通常回火溫度根據(jù)硬度要求而定以獲得高硬度，通?；鼗饻囟雀鶕?jù)硬度要求而定1 1、9Mn2V9Mn2V鋼鋼 (%C:(%C:：0.85-0.950.85-0.95；%Mn%Mn：1.7-2.01.7-2.0）1 1）主要性能特點(diǎn)）主要性能特點(diǎn): : 高硬度、高耐磨性；高的淬透性。錳含量高易引起過(guò)熱，加入少高硬度、高耐磨性；高的淬透性。錳含量高易引起過(guò)熱，加入少量的量的V

43、 V，可細(xì)化晶粒，克服過(guò)熱傾向。與，可細(xì)化晶粒，克服過(guò)熱傾向。與CrWMnCrWMn鋼相比，耐磨性相鋼相比，耐磨性相近，碳化物不均勻性和淬火開裂的傾向性比近，碳化物不均勻性和淬火開裂的傾向性比CrWMnCrWMn鋼小，但淬透性鋼小，但淬透性低，油淬時(shí)臨界淬透直徑為低，油淬時(shí)臨界淬透直徑為40mm40mm，回火穩(wěn)定性也稍差。，回火穩(wěn)定性也稍差。 2 2）熱加工工藝）熱加工工藝 (P59 fig5-2)(P59 fig5-2)：鍛造鍛造球化退火球化退火淬火和回火淬火和回火1、球化退火的目的：生成低硬度的粒狀珠光體，消除鋼中的網(wǎng)球化退火的目的：生成低硬度的粒狀珠光體，消除鋼中的網(wǎng)狀碳化物，為最終熱處

44、理作準(zhǔn)備。狀碳化物，為最終熱處理作準(zhǔn)備。2、淬火：淬火溫度范圍比較寬，一般溫度范圍在淬火：淬火溫度范圍比較寬，一般溫度范圍在780 780 800 800 ，晶粒都不會(huì)顯著長(zhǎng)大，硬度達(dá)到最大值，變形情況也最小。，晶粒都不會(huì)顯著長(zhǎng)大，硬度達(dá)到最大值，變形情況也最小。溫度高于溫度高于800 800 時(shí)，由于殘余奧氏體量增加而使硬度稍有下降。時(shí)，由于殘余奧氏體量增加而使硬度稍有下降。要求優(yōu)良強(qiáng)韌性時(shí)，采用要求優(yōu)良強(qiáng)韌性時(shí)，采用800800淬火；希望工件獲得最大的淬硬淬火；希望工件獲得最大的淬硬層深度時(shí)，可選取層深度時(shí)，可選取820-840 820-840 淬火，油冷；硬度為淬火，油冷；硬度為62-6

45、3HRC62-63HRC；形；形狀復(fù)雜模具可用狀復(fù)雜模具可用100 100 熱油冷卻或硝鹽浴等溫分級(jí)淬火。熱油冷卻或硝鹽浴等溫分級(jí)淬火。回火溫度為回火溫度為160-180160-180，空冷。硬度為，空冷。硬度為60-62HRC60-62HRC）。）。3 3）應(yīng)用范圍：）應(yīng)用范圍： 廣泛用于沖件厚度小于廣泛用于沖件厚度小于4mm4mm的沖模及尺寸較小的彎曲模、的沖模及尺寸較小的彎曲模、落料模等。用它代替落料模等。用它代替T10AT10A，不僅可以減小熱處理變形，還可大大，不僅可以減小熱處理變形，還可大大提高模具壽命。對(duì)于中小模具，該鋼還可以代替提高模具壽命。對(duì)于中小模具，該鋼還可以代替CrWM

46、nCrWMn。2. CrWMn2. CrWMn 鋼鋼1 1）主要性能特點(diǎn)）主要性能特點(diǎn) ：因其基體中同時(shí)含有因其基體中同時(shí)含有Cr Cr 和和 W W，具有高的淬透性，具有高的淬透性，模具尺寸模具尺寸4040- -50mm50mm時(shí)，油中即可淬透；時(shí)，油中即可淬透；因含有因含有W W，在淬火和低溫回火后比，在淬火和低溫回火后比9Mn2V9Mn2V鋼鋼 含有較多的碳化物，含有較多的碳化物，具有較高的硬度具有較高的硬度( (油淬硬度可達(dá)油淬硬度可達(dá)64HRC64HRC以上以上) )和耐磨性。和耐磨性。 主要缺陷是碳化物偏析較嚴(yán)重，熱加工時(shí)易形成網(wǎng)狀碳化物，主要缺陷是碳化物偏析較嚴(yán)重，熱加工時(shí)易形成

47、網(wǎng)狀碳化物，韌性較差。降低模具壽命韌性較差。降低模具壽命. .所以，應(yīng)嚴(yán)格控制其所以，應(yīng)嚴(yán)格控制其熱加工工藝。熱加工工藝。2 2）熱加工工藝：）熱加工工藝： 鍛造鍛造球化球化退火（退火（P60 Fig5-3P60 Fig5-3）硬度為）硬度為207-255HBS.207-255HBS.若出現(xiàn)若出現(xiàn)嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物，進(jìn)行一次正火，嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物，進(jìn)行一次正火，950-980950-980、空冷、空冷淬火和回淬火和回火（火（ 820-840820-840、油冷，硬度、油冷，硬度63-65HRC63-65HRC；回火溫度：；回火溫度：160-200 160-200 ）鍛造的目的：是將材料中網(wǎng)狀的碳化物

48、通過(guò)反復(fù)鍛造的目的：是將材料中網(wǎng)狀的碳化物通過(guò)反復(fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲?，多次鍛打?lái)?yè)羲?，破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使碳化物均勻分布碳化物均勻分布球化球化退火的目的：消除鋼中的網(wǎng)狀碳化物，為最終熱處理作準(zhǔn)備。退火的目的：消除鋼中的網(wǎng)狀碳化物，為最終熱處理作準(zhǔn)備。淬火溫度范圍一般在淬火溫度范圍一般在820 820 850 850 ，硬度，硬度63-65HRC63-65HRC?；鼗饻囟?。回火溫度160-200160-200（由于這類鋼在回火過(guò)程中易出現(xiàn)第一類回火脆性，應(yīng)（由于這類鋼在回火過(guò)程中易出現(xiàn)第一類回火脆性，應(yīng)避免在避免在300 300 附近回火。附近回火。注：注：模具要求高韌性，而硬度要求不低

49、于模具要求高韌性，而硬度要求不低于55HRC55HRC時(shí)，可采用下貝氏時(shí)，可采用下貝氏體等溫淬火。體等溫淬火。3 3）應(yīng)用范圍：）應(yīng)用范圍： CrWMnCrWMn 鋼淬透性、淬硬性、強(qiáng)韌性耐磨性及熱處理變形傾向鋼淬透性、淬硬性、強(qiáng)韌性耐磨性及熱處理變形傾向均優(yōu)于碳素工具鋼，主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載均優(yōu)于碳素工具鋼，主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載沖裁模沖裁模( (板厚板厚2mm)2mm)，輕載拉深、彎曲、翻邊模等，輕載拉深、彎曲、翻邊模等. . 4.9SiCr 4.9SiCr 由于含有一定量的由于含有一定量的SiSi，因而與一般鉻鋼相比具有更高的淬硬，因而與一般鉻鋼相比具有

50、更高的淬硬性和淬透性，并且還具有較高的回火穩(wěn)定性，適合于分級(jí)淬火性和淬透性，并且還具有較高的回火穩(wěn)定性，適合于分級(jí)淬火或等溫淬火，熱處理變形小?；虻葴卮慊?，熱處理變形小。 缺點(diǎn)：但缺點(diǎn)：但SiSi的存在，使鋼在退火和淬火加熱過(guò)程中脫碳傾向的存在，使鋼在退火和淬火加熱過(guò)程中脫碳傾向比較嚴(yán)重。比較嚴(yán)重。 5. GCr155. GCr15鋼鋼(%C: 0.95-1.05(%C: 0.95-1.05， %Cr%Cr：1.3-1.65)1.3-1.65)1) 1) 主要性能特點(diǎn)主要性能特點(diǎn): : 熱處理后可獲得高硬度、高強(qiáng)度、良好的耐磨性和一定的韌熱處理后可獲得高硬度、高強(qiáng)度、良好的耐磨性和一定的韌性。

51、與碳素工具鋼相比，主要優(yōu)點(diǎn)是淬透性較高，過(guò)熱傾向小，性。與碳素工具鋼相比，主要優(yōu)點(diǎn)是淬透性較高，過(guò)熱傾向小，淬火變形小，回火穩(wěn)定性較高，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定。淬火變形小，回火穩(wěn)定性較高，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定。2 2）熱加工工藝：）熱加工工藝： 鍛造鍛造球化退火，（球化退火，（注：注：GCrl5GCrl5鋼鍛后如果出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳鋼鍛后如果出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物或晶粒粗大，球化退火前進(jìn)行化物或晶粒粗大，球化退火前進(jìn)行900-950900-950、空冷正火處理）、空冷正火處理）淬火和回火（淬火和回火（830-860,830-860,油冷，硬度油冷，硬度63-64HRC63-64HRC；回火溫度；回火溫度可在可在

52、150-180 150-180 范圍內(nèi)選擇）。范圍內(nèi)選擇）。三）三） 高耐磨微變形冷作模具鋼高耐磨微變形冷作模具鋼 低變形冷作模具鋼的性能雖然優(yōu)于碳素工具鋼，但其耐磨性、低變形冷作模具鋼的性能雖然優(yōu)于碳素工具鋼，但其耐磨性、強(qiáng)韌性、變形要求等仍不能滿足強(qiáng)韌性、變形要求等仍不能滿足形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜的的重載重載冷作模具的要冷作模具的要求，這時(shí)需采用性能更好的模具鋼。高耐磨微變形冷作模具鋼求，這時(shí)需采用性能更好的模具鋼。高耐磨微變形冷作模具鋼就是其中一類，典型鋼種有：就是其中一類，典型鋼種有：Crl2Crl2、Crl2MoVCrl2MoV、Crl2MolV1Crl2MolV1和和Cr4W2MoVCr

53、4W2MoV。 成分特點(diǎn)：成分特點(diǎn)： (%C:：1.3 2.3 ；Cr%：1113)1. Crl21. Crl2型鋼：型鋼：包括包括Cr12Cr12、Crl2MoVCrl2MoV、Crl2Mo1V1Crl2Mo1V1，屬于高碳高鉻萊，屬于高碳高鉻萊氏體鋼氏體鋼1 1）主要性能特點(diǎn)：）主要性能特點(diǎn)： 熱處理后，具有很高的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能熱處理后，具有很高的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力僅次于高速鋼。力僅次于高速鋼。 由于含有大量的由于含有大量的Cr，形成多種碳化物，這些形成多種碳化物，這些碳化物在淬火加熱碳化物在淬火加熱時(shí)，大部分會(huì)溶入奧氏體中，從而保證得到高硬度的馬氏體。時(shí)，大

54、部分會(huì)溶入奧氏體中，從而保證得到高硬度的馬氏體。 回火時(shí)，從馬氏體中析出大量彌散分布碳化物，硬度很高，因回火時(shí)，從馬氏體中析出大量彌散分布碳化物，硬度很高，因此提高了鋼的耐磨性。此提高了鋼的耐磨性。 Cr還可以使過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性提高，從而增加了鋼的淬透性還可以使過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性提高，從而增加了鋼的淬透性。這樣，對(duì)于中小尺寸模具，可采用較緩慢的淬火冷卻方法來(lái)減少這樣，對(duì)于中小尺寸模具，可采用較緩慢的淬火冷卻方法來(lái)減少模具的變形。模具的變形。 Cr還可使還可使Ms（馬氏體（馬氏體）點(diǎn)降低，淬火后存在大量殘余奧氏體，點(diǎn)降低，淬火后存在大量殘余奧氏體，使體積變形減少，因此可通過(guò)控制殘余奧氏體來(lái)保證模具

55、淬火微使體積變形減少，因此可通過(guò)控制殘余奧氏體來(lái)保證模具淬火微變形。變形。 Crl2 Crl2鋼的鋼的%C%C高達(dá)高達(dá)2.32.3，碳化物不均勻性嚴(yán)重，脆性大，用于，碳化物不均勻性嚴(yán)重，脆性大，用于制造模具易產(chǎn)生崩刃和脆斷。制造模具易產(chǎn)生崩刃和脆斷。 Crl2MoVCrl2MoV鋼的含碳量比鋼的含碳量比Crl2Crl2鋼少，加入鋼少，加入MoMo、V V，使鋼中碳化物，使鋼中碳化物分布不均勻性明顯改善，韌性提高；分布不均勻性明顯改善，韌性提高； Crl2Mo1V1Crl2Mo1V1是研制的新鋼種，由于是研制的新鋼種，由于MoMo、V V含量增加，其組織進(jìn)含量增加，其組織進(jìn)一步細(xì)化，鋼的耐磨性、

56、強(qiáng)韌性較一步細(xì)化，鋼的耐磨性、強(qiáng)韌性較Crl2MoVCrl2MoV要高，但鍛造性能稍差，要高，但鍛造性能稍差，易鍛裂，退火軟化也比較困難。易鍛裂，退火軟化也比較困難。 2 2）熱加工工藝）熱加工工藝P61 Fig5-4P61 Fig5-4，F(xiàn)ig5-5Fig5-5(1)(1)鍛造：鍛造：（屬萊氏體鋼，軋材中有明顯的網(wǎng)狀碳化物，易淬火變（屬萊氏體鋼，軋材中有明顯的網(wǎng)狀碳化物，易淬火變形、開裂，大截面的坯料要鍛造，以改善碳化物的不均勻性，使形、開裂，大截面的坯料要鍛造，以改善碳化物的不均勻性，使其熱加工流線在模具中分布合理），其熱加工流線在模具中分布合理），鍛后應(yīng)注意及時(shí)退火。鍛后應(yīng)注意及時(shí)退火。

57、2 2）等溫球化退火：）等溫球化退火：加熱溫度為加熱溫度為850-870850-870、2-4h2-4h，等溫溫度，等溫溫度740-740-760760、4-6h4-6h；硬度為；硬度為207-255HBS207-255HBS。 預(yù)調(diào)質(zhì)處理：為了在淬火之前獲得比較均勻的預(yù)調(diào)質(zhì)處理：為了在淬火之前獲得比較均勻的碳化物分布，使碳化物分布，使淬火以后有規(guī)律。預(yù)調(diào)質(zhì)溫度可比最終熱處理溫度低淬火以后有規(guī)律。預(yù)調(diào)質(zhì)溫度可比最終熱處理溫度低101030 30 3 3）淬火和回火：）淬火和回火：根據(jù)模具的具體性能要求而定根據(jù)模具的具體性能要求而定, ,常用有二種。常用有二種。（1 1）低溫淬火）低溫淬火+ +

58、低溫回火：低溫回火： Cr12Cr12鋼，鋼， 950-980 950-980 、油冷；、油冷；Cr12MoVCr12MoV鋼，鋼，1000-10201000-1020； 回火溫度，回火溫度，200-200-保證高硬度、高耐磨性和韌性，但抗壓保證高硬度、高耐磨性和韌性，但抗壓強(qiáng)度低。強(qiáng)度低。（2 2）高溫淬火）高溫淬火+ +高溫回火：高溫回火： Cr12Cr12鋼，鋼， 1000-1100 1000-1100 、油冷；、油冷；Cr12MoVCr12MoV鋼，鋼，1040-11401040-1140； 回火溫度，回火溫度，500-520-500-520-保證高耐磨性、熱硬性和較高抗壓保證高耐磨性

59、、熱硬性和較高抗壓強(qiáng)度，但韌性差。強(qiáng)度，但韌性差。在實(shí)際生產(chǎn)中，淬火和回火溫度的選擇取決于它的使用要求，當(dāng)在實(shí)際生產(chǎn)中，淬火和回火溫度的選擇取決于它的使用要求，當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時(shí)，可用較低淬火溫度和模具要求比較小的變形和一定韌性時(shí)，可用較低淬火溫度和低溫低溫回火。這樣可以使合金元素溶解量降低，殘余奧氏體比較少?；鼗?。這樣可以使合金元素溶解量降低，殘余奧氏體比較少。 而而高溫淬火和高溫回火，這時(shí)硬度稍有降低，但改善了熱硬性高溫淬火和高溫回火，這時(shí)硬度稍有降低，但改善了熱硬性和淬透性，提高了模具的使用性能，高溫回火主要利用了二次硬和淬透性，提高了模具的使用性能，高溫回火主要利用了二

60、次硬化效應(yīng)。化效應(yīng)。v 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化v含高含高W、Mo、Cr、V鋼淬火鋼淬火后在后在500600回火時(shí)，其硬回火時(shí)，其硬度不僅不下降，反而升高的度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化?，F(xiàn)象稱二次硬化。v產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因:含上述合金元素含上述合金元素較多的合金鋼較多的合金鋼,在該溫度范圍在該溫度范圍內(nèi)回火時(shí)內(nèi)回火時(shí),將析出細(xì)小、彌散將析出細(xì)小、彌散的特殊碳化物的特殊碳化物,如如 Mo2C 、W2C 、VC等等,這類碳化物硬這類碳化物硬度很高度很高,在高溫下非常穩(wěn)定在高溫下非常穩(wěn)定,難難以聚集長(zhǎng)大以聚集長(zhǎng)大,能有效阻礙位錯(cuò)能有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),具有高溫強(qiáng)度。具有高溫強(qiáng)度。高速鋼高