工模具用鋼培訓教材

4.1概述

工具鋼成分與性能特點，基本性能及檢測方法4.2碳素鋼及低合金刃具鋼4.3高速鋼

合金元素作用，碳化物，高速鋼熱處理4.4冷作模具鋼

低合金模具鋼，高鉻和中鉻模具鋼，新型模具鋼4.5熱作模具鋼熱錘鍛模具鋼，熱擠壓模具鋼，壓鑄模具鋼4.6其他類型工具用鋼第4章工模具用鋼4.1概述

按用途分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼三大類。①刃具鋼可分為碳素、低合金工具鋼和高速鋼三大類。②模具鋼按工作溫度可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。③量具鋼用來制作量規(guī)、卡尺、樣板等。用來測量工件尺寸和形狀。4.1概述主要矛盾韌度和耐磨性間的合理平衡→基體成分和K的性質、數(shù)量、形態(tài)和分布。1、工具鋼成分與性能特點成分組織一般含0.6~1.3%C→M+足夠數(shù)量K。M硬度高、切斷抗力較高、耐磨性好。Cr、W、Mo、V等：↑淬透性、耐磨性和熱穩(wěn)定性；Mn、Si輔助加入：↑淬透性，回穩(wěn)性；第二相K→球狀、細小、均勻分布。4.1概述4.1概述2、工具鋼基本性能及檢測方法4.1概述4.1概述4.2碳素鋼及低合金刃具鋼一、碳素工具鋼1.含碳量0.65～1.35%。鋼號從T7到T13。做低速切削的刃具和簡單的冷沖模。淬透性低，斷面尺寸<15mm的工具。T7有較好的塑韌性，宜做受沖擊的刃具，如鑿子等；T8易過熱，制造形狀簡單的木工工具等；T10、T12耐磨性較好，強度高，但韌度低，制造不受沖擊或沖擊較小形狀簡單的工具，如車刀、銑刀等。4.2碳素鋼及低合金刃具鋼2.熱處理工藝及性能采用球化退火→不完全淬火→低溫回火。淬火：760~800℃，鹽水冷卻（因淬透性低）?；鼗穑?50~250℃。性能：HRC58~64，但韌性，耐磨性不同。淬火變形開裂傾向大，工件厚淬不透。組織穩(wěn)定性差，高于200℃硬度明顯下降。4.2碳素鋼及低合金刃具鋼二、低合金工具鋼4.2碳素鋼及低合金刃具鋼球化退火2.熱處理工藝及性能采用球化退火→不完全淬火→低溫回火。等溫退火，由退火溫度以30~40℃/h冷至700℃左右，等溫4h，再爐冷到600℃出爐。T淬為Acm+30~50℃，油冷、熔鹽分級淬火、等溫淬火（B等溫淬火和M等溫淬火）。淬火工藝一般組織含碳量0.5~0.6%的M+未溶粒狀K4.2碳素鋼及低合金刃具鋼①Si、Cr↑淬透性，D油<40mm；②Si、Cr↑回火穩(wěn)定性，~250℃回火，>60HRC；③K細小、均勻→不容易崩刃；④分級淬火或等溫淬火處理，變形較??；⑤Si使鋼的脫碳傾向增大。9SiCr：適于制作形狀較復雜、變形要求小的工件，特別是薄刃工具，如絲錐、扳牙、鉸刀等。4.2碳素鋼及低合金刃具鋼CrWMn：4.3高速鋼1898年就有含W鋼，1910年生產(chǎn)了W18Cr4V。近幾十年來，高速鋼的產(chǎn)量、品種和質量都有了很大的發(fā)展。按照其成分和性能特點可分為以下幾類：（1）W系高速鋼：W18Cr4V（18-4-1）型，M1。（2）W-Mo系高速鋼：W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）型，（M2）。（3）Co系高速鋼：W18Cr4VCo5，W6Mo5Cr4V2Co8。紅紅硬性高、切削性能好。（4）超硬高速鋼：W6Mo5Cr4V2Al。具有65~70HRC高硬度、高紅硬性特點，成本比鈷高速鋼高。鎢系和鎢鉬系稱為通用型高速鋼，而把其他類型稱為高性能或特殊用途高速鋼。4.3高速鋼4.3高速鋼4.3高速鋼一、高速鋼中合金元素的作用C一般高速鋼含0.7~1.65%C。形成足夠數(shù)量的碳化物；保證馬氏體中固溶碳量。影響

C%過高：a.AR增多；b.碳量的提高使固相線降低，晶界熔化溫度降低→淬火溫度↓→A中Me%↓→紅硬性↓；c.韌性低。4.3高速鋼W：造成紅硬性的主要元素。退火時主要以M6C型碳化物存在。

一部分M6C型碳化物溶入奧氏體強烈阻礙回火時馬氏體中碳原子析出，提高回火穩(wěn)定性，在600℃回火時，仍為過飽和固溶體，具有高的紅硬性。回火時在馬氏體中彌散析出W2C，造成二次硬化，具有高的紅硬性和耐磨性。淬火加熱時一部分M6C型碳化物未溶入奧氏體強烈阻止奧氏體晶粒長大。保證淬火加熱采用1220~1310℃的高溫，使足夠數(shù)量的碳化物溶入奧氏體，保證高的紅硬性，提高耐磨性。W↓↓熱導率→鋼導熱性差。W和Mo相似，1%Mo可取代1.5~2.0%W。4.3高速鋼VV顯著↑紅硬性、↑硬度和耐磨性，細化晶粒，↓過熱敏感性。以VC存在。4.3高速鋼在所有的高速鋼中，除鈷高速鋼以外，退火狀態(tài)下都含有M6C、M23C6、MC三種碳化物，在含W、Mo較少的高速鋼中還有M7C3型碳化物。在淬火狀態(tài)下，只有M6C和MC?；鼗馉顟B(tài)（650℃左右）有M2C、MC析出。二、高速鋼中的碳化物1.碳化物的類型4.3儉高速鋼2.洗碳化物敗不均勻新性對高冬速鋼性草能的影填響4.3察高速鋼鎢系高速朽鋼的始鍛獨溫度一般疫為114傾0℃~1左180℃拋，終鍛溫烤度為90寫0℃左皇右；鉬系新及鎢系高因速鋼的始董鍛溫度要舉低一些，房誠為了減少位氧化與脫抱碳，可以墨降低至1棒000℃檢左右，終鋒鍛溫度為劃850℃摩~870哪℃。終鍛品溫度太低詳會引起鍛勢件開裂，胸而終鍛溫方度太高（熊大于10埋00℃）臨會造成晶廢粒的不正纏常長大，飽出現(xiàn)萘狀芬斷口。高速鋼初的導熱附性能較鞠差，鍛長造加熱揚過程中習，一般畜應在門850傍℃~900勾℃以下竭應緩慢跟進行；援鍛造或撥軋制后沫為防止毀產(chǎn)生過薦多的馬黑氏體組貼織，應功緩慢冷簽卻（常講用灰坑匠緩冷）保，以防底止產(chǎn)生籌過高的面應力和格開裂。采用合鎖適的鍛制壓比，僑一般在已7~1省1之間成，反復社拉拔和慶鍛粗2糧~3次邊；鍛造跳時先輕知錘快打偉，后重御錘鍛打虧，鍛后河要緩慢雜冷卻，桂進行退籌火。高僅速鋼退皺火后的滾組織為妄索氏體遍+碳化盈物，硬材度為H抹B20院7~2取55。4.3能高速株鋼三、高速怠鋼的鑄態(tài)墨組織1.高撇速鋼的平纖衡結晶過倆程平衡組織什為：Ld雙′+K授+P2.高塑速鋼的實籃際鑄態(tài)組帳織高速鋼在哪實際鑄錠綿凝固時的撿冷卻速度傷大于平衡爆冷卻，合映金元素來付不及擴散顆，在結晶梯和固態(tài)相督變過程中百的轉變不牛能完全進呆行。若包晶賓反應不縱能進行樓完畢，博仍有部元分高溫賞鐵素體枕δ相被汁保留下紋來，在扒繼續(xù)冷陳卻時發(fā)首生共析璃轉變δ糞→γ＋陵K，稱盒為δ共矛析，隨跟后γ相它再發(fā)生乒共析反北應。因察為在金浪相組織萬中呈黑油色，又懲稱黑色組織。若γ相慈的共析誓反應被曬抑制，值過冷到孝較低溫德度轉變逃為M＋惱AR，在金即相組織肢中呈白危色，稱白色組闊織。4.3今高速鋼四、高顆速鋼的竭熱處理1.退架火：采用球化脅退火，也偷可分為一享般退火和帳等溫退火談兩種。退火溫度議為860匹℃~88際0℃，保坐溫2~3幫h。這樣糧溶入奧氏穩(wěn)體中的合雁金元素不襪多，奧氏沃體的穩(wěn)定迷性較小，蕩冷卻時易金轉變成粒隆狀珠光體撓。如果加揀熱溫度太怎高，奧氏肝體內溶入爽大量的碳毯及合金元眉素，其穩(wěn)局定性增大惹，反而對冷退火不利侍。為了縮秧短退火番時間，稀可以采劍用等溫艇球化退龍火，即邊在86灶0℃~褲88扯0℃保治溫，迅兆速冷卻濃至72祖0℃~區(qū)750帆℃保溫醉6h后盤冷至5展00℃宵出爐。4.3冶高速鋼2.塔淬火、它回火4.3炎高速依鋼：4.3獵高速鋼淬火要兔求：A．奧測氏體中驢有足夠父的C和融Me，梁只有合耽金元素的含量高劉的馬氏岡體才具眾有高的救紅硬性路。B．有竊相當?shù)募慈芴祭被镒韬鹬箠W氏奮體晶粒信長大。4.3苗高速姻鋼4.3趕高速肅鋼4.3屋高速旅鋼4.3族高速鋼4.3帽高速鋼4.3帖高速拐鋼高速鋼敞特點：①淬透性好誤，空冷可掉得馬氏體踐。（但為初保證鋼的論紅硬性和璃避免在高匠溫時產(chǎn)生此氧化腐蝕起，一般不勾采用空冷蓋。）②在650崖~350栽℃，有過椒冷奧氏體廉穩(wěn)定區(qū)。③奧氏體中叮合金度較尾高，有碳占化物析出摘傾向，在洞650℃郵以上范圍錢停留或緩稠冷至67騎5℃時，凳奧氏體中阻會出現(xiàn)二聽次碳化物征。4.3象高速翠鋼4.3寶高速辯鋼分級淬由火的分養(yǎng)級溫度錄停留時雅間一般養(yǎng)不宜太呢長，否棗則二次先碳化物敬可能大鼠量析出午，對鋼顯的性能遵不利。4.3跪高速鋼等溫淬很火：有貨貝氏體襪等溫淬撒火（2污35~找315墾℃，2專~4h悔）和馬辜氏體等富溫淬火丘（20最0℃左改右，5排~60莖min爆）。采扭用較多繡的是貝乞氏體等休溫淬火盈?？商岣吖M具的強度居、韌度和妥切削性能昨。降低中換心鉆及儀晌表刀具等醫(yī)在使用中源發(fā)生斷頭仙、崩刃等態(tài)現(xiàn)象。4.3叫高速鋼回火：為瓶消除淬火金應力，穩(wěn)園定組織，塑減少殘余彩奧氏體的筒數(shù)量。560℃鏈三次回火黑，每次保右溫1h，砌回火后需研冷至室溫談。560股℃回火獨后，硬漆度反而晝升高，指有二次硬硬化現(xiàn)擦象：①560℃妙回火析出券彌散的M亡2C和V對C，起彌壁散硬化作同用。②二次淬火嶺：AR在回火后猾的冷卻過憂程中轉變臺為馬氏體童。4.3牽高速險鋼4.3度高速鋼正?；睾粱鸷蟮膫山M織為利回火馬喬氏體＋集碳化物蟲以及少必量AR。4.3址高速歡鋼4.3拋高速鋼4.3障高速鋼模具鋼日本稱“歸模具是促之進社會繁僑榮的動力范”；德國領稱“模具悄是工業(yè)發(fā)萌展的基石晉”。目前工，靠模具拌成型的零符部件正以聯(lián)每年30臭%的速度帳遞增，逐部步取代傳毒統(tǒng)的切削莫加工成型衰手段，工屋業(yè)產(chǎn)品零暢件的75從%由模具啊進行粗加匹工成型，羞50%由們模具完成杯精加工。馬我國模具捎鋼的產(chǎn)量權也超過了濁日本。但某是伴隨著平我國模具寫制造業(yè)技俊術水平的域提高，對多優(yōu)質、精停品模具鋼堵需求逐步奏增長，國毫內高性能難模具鋼種雷的生產(chǎn)與舒開發(fā)能力稱不足，國甲產(chǎn)的合金閘模具鋼與打瑞典、德團國、美國搞、日本、誤法國等國唇際先進水晶平相比，淹仍存在一過定的差距警，在品種辛、質量、腸尺寸規(guī)格噸及性能等枕方面，都擠還難以滿服足市場需掙求，導致縣我國每年盈需要進口精約10萬狂噸的精品活模具鋼，正幾乎占據(jù)表了國內整供個模具鋼濱的高端市餃場。4.4敬冷作模在具鋼金屬在宴冷態(tài)下變梨形拉延、沖戚壓、冷鐓王或冷擠成形等共同特點工作T不符高，模具泛主要承受狂高壓力或沖擊苦力，有強接烈的摩擦技術要求主要技帝術要求厘為具有腳高硬度糠和耐磨性，糕淬火變嗎形小，見有一定擴韌性4.4答冷作模參具鋼4.4硬冷作模輸具鋼4.4容冷作吊模具鋼4.4環(huán)冷作籃模具鋼一、低合亡金模具鋼4.4蔑冷作模儀具鋼4.4滴冷作模率具鋼二、高薯鉻和中鋒鉻模具夢鋼（一）高悉碳高鉻模雙具鋼4.4仁冷作模吃具鋼1、主要甜特點①鑄態(tài)員組織為高競碳亞共晶僑組織，和赤高速鋼類聞似。退火納態(tài)含有體宗積分數(shù)1傾6~20魂%的(C勒r，F(xiàn)e增)7C3碳化物。②淬銳火加熱漸時有大牽量未溶敬碳化物底（Cr7C3），在C姥r的碳化胳物中，C傘r7C3碳化物移具有最截高的硬宏度，極航大提高蔥耐磨性池。③淬透敢性好，空演冷可淬硬蠢。650階~350鐘℃有過冷謎奧氏體穩(wěn)朱定區(qū)。④經(jīng)馬二次硬脈化處理眾有較高狗的紅硬承性和耐折磨性。⑤碳化毛物不均勻照性比較嚴贈重，尤其遮是含碳較財高的Cr慚12鋼更黑甚，通常財需要通過如改煅來降胃低碳化物繪的級別。4.4仍冷作掠模具鋼組織變腥化特點賽一：可通過選荷擇T淬和回火溫燥度來控制掠工具的變極形。4.4禾冷作模道具鋼4.4芒冷作模橡具鋼2、熱處注理二次硬詠化的原厚因主要欠是AR→M，和專高速鋼不俗完全相同史。4.4雁冷作僅模具鋼4.4能冷作模贈具鋼（二）高別碳中鉻模倒具鋼典型鋼號鴉：Cr4慶W2Mo花V和Cr蹄5Mo1農V。K以M7C3為主，勤分布較串均勻，響耐磨性直好和熱瞧處理變希形小，適于制蘆造既要拔求有高蟻的耐磨歲性，又撞具有一疊定韌度便的模具幣。Cr5M杠o1V（刮美A2計）是值得子推廣的空百冷淬硬冷萍作模具鋼蔬，是國際窩上通用腿的鋼種隔。φ100m笑m以下可夫空冷淬硬乓，適用于形狀復雜支、要求熱王處理變形劇小又需要艷好的耐磨雷性和良好照韌度的冷假作模具狹，如下凈料模、趟成型模暑、沖頭壇、剪刀厭片等。（三）離新型冷村作模具井鋼我國常用艇7CrM顆o2V2磨Si鋼，儀淬透性較纖好，熱處外理變形小萍。用來制啞造冷墩模讀、冷沖模葛及沖頭、填沖剪模等濤。4.4乖冷作模垃具鋼三、基玩體鋼基體鋼是活指其化學爭成分與高會速鋼的淬團火組織的墊基體化學暮成分相同見的鋼種。1.故特點既具有高碰速鋼的高伏強度，高棚硬度，又慚因不含大孝量碳化物得而使韌性短，疲勞強印度優(yōu)于高醉速鋼。（漆介于高速慈鋼和低合王金工具鋼彎之間）。對基體禾鋼沒有聾確切的扮定義，活但一般宣認為凡芒在高速肥鋼基體絨成分上蒙添加少躬量合金贈元素，愛適當增藝減碳含羨量，以珠改善鋼蠟的性能沿，適應兩某些用信途的鋼并種，都廚稱為基嘴體鋼。4.4叼冷作模飲具鋼2.裁典型鋼錯號6Cr4徹W3Mo族2VNb紫（65N皮b）是中閥國研制的兩高韌度高呀耐磨的冷甘作模具鋼勇。以高速爭鋼W6截Mo5和Cr4幟V2倦為母體套，淬火墨基體成我份為(遺wt%最)：0場.5%井C，4彩%Cr甘，2%御W，3腳%Mo濕，1%越V。在此基礎綢上適當增灑加含碳量秘，添加少基量Nb，猴調整W，區(qū)Mo含量怖。其抗彎襖強度和沖避擊韌性比聽高速鋼好方。熱處理睛工藝：108竟0~11爹80℃淬凳火，52勁0~58籍0℃二次并回火。108準0℃淬薪火：未跌