第六章新型模具材料

第六章新型模具材料第一節(jié)新型模具材料的種類和特性一、冷作模具用于制作工作溫度小于260℃的沖裁、擠壓、鐓鍛以及滾絲和拉深等冷變形工作的模具。性能要求：熱處理后有高的工作硬度、好的韌性。良好的工藝性能以及高的耐磨性。1.1概述1.冷作模具鋼的基本性能①硬度隨著沖裁速度的提高，沖裁頻率的加快，或者材料變形抗力的增大，冷作模具表面溫度上升很快。模具材料應(yīng)具有工作硬度的保持能力，即組織和性能的穩(wěn)定性。主要取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理規(guī)范。硬度值范圍54～64HRC1.1概述②耐磨性對(duì)于一定條件下工作的冷模具鋼而言，為了得到高的磨損抗力，需要在高硬度馬氏體基體上彌散均勻分布細(xì)小合金碳化物，因此含Cr、W、Mo、V等合金元素的高碳鋼，熱處理后有高的耐磨損性能。為了提高模具耐磨性，常采用各種表面強(qiáng)化方法。1.1概述③韌性冷作模具鋼的韌性要根據(jù)工作條件來考慮。④熱穩(wěn)定性表示模具在使用過程中，工作部位因受熱而保持組織和性能穩(wěn)定的能力。選用一些具有二次硬化能力的高合金鋼。1.1概述模具鋼的牌號(hào)簡(jiǎn)介

冷作模具用高速工具鋼

W6Mo5Cr4V2：外國近似鋼號(hào)：HS6-5-2(ISO)、SKH9(日本JIS)、M2(美國ASTM)、T11302(美國UNS)、S6-5-2(德國DIN)、1.3343(德國W-Nr.)、BM2(英國BS)、2722(瑞典SS)、P6M5(俄羅斯ГОСТ)等；W6Mo5Cr4V2為鎢鉬系通用高速鋼的代表鋼號(hào)。該鋼具有碳化物細(xì)小均勻、韌性高、熱塑性好等優(yōu)點(diǎn)。

1.1概述無磁模具用鋼

1Cr18Ni9Ti：外國近似鋼號(hào)：X6CrNiTi1810(ISO)、SUS321(日本JIS)、321(美國ASTM)、S32100(美國UNS)、X12CrNiTi189(德國DIN)、1.4878(德國W-Nr.)、321S20(英國BS)、Z6CNT18.12(法國NF)、2337(瑞典SS)、12X18H10T(俄羅斯ГОСТ)等；1Cr18Ni9Ti屬奧氏體型不銹耐酸鋼。這種鋼經(jīng)過熱處理（1050~1100℃在水中或空氣中淬火）后，呈單相奧氏體組織，因此在強(qiáng)磁場(chǎng)中不產(chǎn)生磁感應(yīng)，該鋼適宜制無磁模具和要求高耐蝕性能的塑料模具。

1.1概述國產(chǎn)冷作模具鋼

ER5:按國標(biāo)GB表示的鋼號(hào)：Cr8MoWV；高鉻冷作模具鋼，上海材料研究所研制。該鋼號(hào)具有高耐磨性和高沖擊韌性。適于制作冷作模具。

GD：按國標(biāo)GB表示的鋼號(hào)：6CrNiSiMnMoV；高強(qiáng)韌性低合金冷作模具鋼，取“高、低”（Gao、Di）兩個(gè)漢語拼音字頭為其代號(hào)，華中理工大學(xué)研制。適宜制作沖裁切邊復(fù)合模、冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模等。

GM：按國標(biāo)GB表示的鋼號(hào)：9Cr6W3Mo2V2；高耐磨性冷作模具鋼，取“高、磨”（Gao、Mo）兩個(gè)漢語拼音字頭為其代號(hào)，華中科技大學(xué)材料學(xué)院研制。GM鋼與ER5鋼屬于同一類型，具有高硬度，接近高速鋼，優(yōu)于高Cr鋼和基體鋼；其沖擊韌性優(yōu)于高速鋼和高Cr鋼。該鋼適宜制作冷沖模、冷擠壓模和拉深模等。1.1概述

ICS：高耐磨性冷作模具鋼，上海鋼鐵研究所研制。ICS鋼的硬度高、耐磨性好。適用于翻印模等。

GT35：鋼結(jié)硬質(zhì)合金，具有極高的硬度和耐磨性，用于冷作模具，其使用壽命可比一般模具鋼壽命成10倍的大幅度提高。與普通硬質(zhì)合金相比，又具有韌性好、加工工藝性好、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。

TLMW50：鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其硬度與耐磨性極高，并具有良好的鍛造性能和熱處理的淬硬性。和GT35相比，其淬火回火狀態(tài)的硬度略低于GT35，而其淬火態(tài)的抗彎強(qiáng)度和沖擊值均高于GT35。適于制作冷作模具。1.1概述2.新型冷作模具鋼的種類和特性（表6-1）①高碳低合金鋼高強(qiáng)韌低合金冷作模具鋼GD、火焰淬火鋼CH和易切削精密模具鋼8Cr2S。含碳量在0.65%～0.85%之間。采用淬火+低溫回火，最終組織回火馬氏體，彌散分布少量碳化物。性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高，韌性好，有一定的耐磨損能力。用于冷擠、冷鐓和沖裁模具。1.1概述②高速鋼基體鋼65Nb、LM1、LM2、CG2(6Cr4Mo3Ni2WV鋼

)、012Al(５Ｃｒ４Ｍｏ３ＳｉＭｎＶＡｌ

)鋼中共晶碳化物數(shù)量少，尺寸細(xì)小且分布均勻性能特點(diǎn)：高抗壓、紅硬性、高耐磨性、高韌性和抗疲勞能力。主要用于強(qiáng)韌性和耐磨要求高的場(chǎng)合，如加工難變形材料的模具既大型復(fù)雜、受沖擊載荷大的模具。1.1概述③高碳中鉻耐磨鋼120(Cr4W2MoV)、301(x10CrNi18-8)、LD(7Cr7Mo2V2Si)、GM、ER5鋼等新型高碳高鉻萊氏體耐磨鋼。通過降低碳和鉻的含量以減少共晶碳化物的含量。添加W、Mo、V、Si和N等元素，以提高鋼的耐磨性熱處理工藝：淬火+高溫回火性能特點(diǎn)：具有較強(qiáng)的二次硬化效應(yīng)和較高的強(qiáng)韌性和耐磨性。用于代替Cr12、Cr12MoV及高速鋼模具。1.1概述④改良型高速鋼6W6、W9、M2Al(W6Mo5Cr4V2AI)、V3N(W12Mo3Cr4V3N)保證高速鋼紅硬性和熱硬性的同時(shí)，加入其它合金元素，以改善高速鋼的韌性和塑性。1.1概述二、熱作模具用于制造高溫下金屬材料塑性成形的一類模具，如錘鍛模、熱擠壓模、熱沖裁模和液態(tài)金屬結(jié)晶成形的壓鑄模。承受機(jī)械負(fù)荷和熱沖擊的雙重作用。性能要求：高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、熱疲勞抗力、抗氧化性、抗熱熔損性能。1.1概述1.熱作模具鋼的基本性能①高溫強(qiáng)度熱作模具鋼的高溫強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性主要由鋼的化學(xué)成分決定。含碳量低、含W、Mo、V和Co元素高的熱作模具鋼具有好的高溫性能。1.1概述②熱掛疲勞錄性能模具包鋼在省熱應(yīng)磚力和婆機(jī)械袍應(yīng)力足循環(huán)罩作用鄭下，噸組織圓表面攀產(chǎn)生寸裂紋粥的一渣種抗護(hù)力。熱疲陶勞抗懼力的情高低農(nóng)取決答于熱法疲勞記微裂亭紋的嘗萌生袋期長樂短及渠萌生勻后的些裂紋臨擴(kuò)展砌速率著快慢具。提高訴模具伴鋼的泰高溫設(shè)屈服叮強(qiáng)度大及韌嬌性。1.夜1概述③熱磨霜損性熱作境模具仗鋼在創(chuàng)工作余條件卷下，駐摩擦侵表面逆的抗帶疲勞櫻磨損枕、氧震化粘劫著磨旦損和科磨?？鹉p值的能糠力。熱磨休損抗慣力與汁高溫灶強(qiáng)度叛與沖拘擊韌棄性、盲以及廈抗氧索化性均和熱浪穩(wěn)定頸性密草切相爽關(guān)。④抗躺氧化胳性抗氧石化性情和熱吧磨損里性能弟主要叉取決猛于氧戶化膜栗的成召分和婚結(jié)構(gòu)劑。Cr、Si、Al等元晉素有蹈助于圈提高砍抗氧爺化性沈。1.鎖1概述2.熱作奧模具淋鋼的料種類剛和特印性（皂表6-感2）①高天韌性瞧熱作狹模具涼鋼45茂Cr插2N欄iM引oV哈Si、5C棋r2俯Ni悟Mo村VS小i等成分通特點(diǎn)勝：中齒碳低句合金洗調(diào)質(zhì)伏類型議鋼經(jīng)淬粉火和遺高溫繁回火牙后，筍在大維截面網(wǎng)上具頌有均鮮勻一咐致的雜強(qiáng)韌架性能侮，常屆用語腦錘鍛銅模及杏壓力斬機(jī)用冬大截?cái)_面模淹具。1.朝1概述②高油強(qiáng)韌做性熱板作模兆具鋼HM間3(虜2C驢r3性Mo詳3V敘Nb狼)、H1辣0、HD勉(4C粉r3桃Mo永2N傭iV儀Nb)、TM、Y4、H1測(cè)3、H1男1成分因特點(diǎn)趕：含澇碳量旅降低禿，Cr、Mo、V等元搬素增艦加經(jīng)淬協(xié)火和河高溫鏈回火陶后，右具有貴明顯叛的二湊次硬厚化效激應(yīng)，帶熱穩(wěn)異定性緒高，誼高溫廉強(qiáng)韌皇性好要，適丹用于狼制作擺熱擠夏壓、申精鍛甲和有園色金虛屬壓挎鑄模1.命1概述③高型耐熱桌性熱匙作模予具鋼HM虛1、RM寇2、01竄2A魚l、GR等成分摩特點(diǎn)彼：鋼譯中增零加了廚熱強(qiáng)械性元終素W、Mo等具有默更高海的熱目穩(wěn)定杏性及題高溫匹強(qiáng)度押，并界保持轉(zhuǎn)了一舊定的顛韌性接和熱撇疲勞巖性能杜，常庭用語火制造杠告訴羞錘鍛停模、拖精密魄鍛造販模和況熱擠墻壓模嗽具。1.徐1概述④析醉出硬耳化型說熱作臉模具驚鋼P(yáng)H、YH老D3等成分質(zhì)特點(diǎn)拌：鋼營中含握碳量季較低園，添槽加碳燥化物柄形成今元素Cr、Mo和V，即披可提械高淬培透性充，又顯可增沾加析擠出強(qiáng)謹(jǐn)化效糕果。經(jīng)淬銳火+低溫辱回火釣，獲湊得低東碳馬抽氏體鋪。適用故于壓準(zhǔn)力機(jī)慈鍛模催。1.棍1概述三、叔塑料成模具夠鋼*1.找1概述四、啊粉末姥燒結(jié)雖模具偽材料具有銳硬度屋高、制耐磨撓、耐第腐蝕肅等特滾點(diǎn)，添主要釋應(yīng)用可于拉穴絲、錫冷鐓觀、冷斷沖、猴冷擠焰壓等膏模具閃，可妥適應(yīng)封高強(qiáng)尋度、農(nóng)高應(yīng)盾力負(fù)城荷、詢高摩瘦擦、框有腐襪蝕介夫質(zhì)及距高溫腫工作受條件病。1.擱1概述第二幅節(jié)劃新型寧冷作社模具臥鋼一、更高碳羊低合狗金模室具鋼（一民）GD鋼6C栗rN頂iS文iM呀nM租oV碳含氣量比禍一般樂工具段鋼低夏，加曾入Cr、Mn以保亡證鋼墓的淬僑透性窩，同科時(shí)加猾入兩研種強(qiáng)怖韌性談元素Si和Ni，并尤引入菜少量乞細(xì)化誕晶粒注元素Mo和V，所齡形成算特殊蕉碳化互物可識(shí)以細(xì)數(shù)化晶委粒也化能提計(jì)高耐梅磨性駱。適用爆于細(xì)備長、創(chuàng)薄片酸凸模桂，形搞狀復(fù)秘雜、輩大型琴薄壁按凸凹號(hào)模，科中厚抹板沖敗裁模片及剪址刀片疊等1.槍1概述2.蜓GD鋼的男鍛造君工藝采用胞加熱槽溫度10寧80～11據(jù)20澆℃，始術(shù)鍛溫痰度≧85罰0℃鍛后儲(chǔ)空冷詳生成梨馬氏元體，礦鍛造坦后需喜緩慢鴿冷卻些或立中即退誕火，蝕以防羊出現(xiàn)梳裂紋釘。3.殿GD鋼的奏熱處沫理工第藝退火嗚工藝縣見表6-性4淬火室回火幅工藝粘見表6-出51.醬1概述（二從）CH鋼專用穩(wěn)火焰久淬火踏模具榴鋼。空冷菠淬硬詢性好落，變耕形小混，使奸用壽示命較畏高，叫淬火專后不才需加朵工?？蛇m半用于臂修邊矩。落貍料、席沖孔閉和成稍型等痰冷作挺模具2.插CH鋼的秩熱處傳理工公藝火焰訪淬火+火焰仆加熱欣回火淬透耕層深民度與疑淬火省工藝棒參數(shù)恭見表6-趣81.膀1概述二、逝高速崗鋼基扛體鋼戰(zhàn)（65懼Nb、LM協(xié)2）（一煉）65敘Nb鋼用于伴制作喉冷擠鮮壓、艘溫?zé)嵯x擠壓稻、厚商板冷擊沖、碌冷鐓籮等模返具，嫌特別宇適用訓(xùn)于制泥作難造變形末材料完用得鞭大型獄復(fù)雜塞模具鞋。特別投加入鑰的元紐奉素Nb能顯個(gè)著提賄高鋼稼的強(qiáng)軌韌性揮，對(duì)厭改善雀其工登藝性盛能有橋重要偷作用常。1.課1概述2.弱65踏Nb鋼的節(jié)鍛造奴工藝65禿Nb鋼屬慚于高掘合金鈴鋼，掀鍛造起性能欺良好矮，變吊形抗古力比竄高速伸鋼、紅高鉻紅工具錯(cuò)鋼要瞇低，住而高盈溫韌艇性好示，抗甜氧化身能力械良好社，導(dǎo)誓熱性邪差，框鍛造薄時(shí)必虛須緩杜慢加升熱，鴨鍛造球工藝苦見表6-唱103.網(wǎng)65述Nb鋼的鋒熱處遲理工沫藝前處蠟理芳退火后處壤理盞淬火+回火熱處兔理工亡藝對(duì)齊性能拳的影顯響見拔表6-污12答6塑-1鉗31.攀1概述（二手）LM腫2鋼具有盤強(qiáng)韌貼性好遷、耐糊磨性絮高的余特點(diǎn)噸，可贊適用撿于承頸受沖棟擊力扔和壓典應(yīng)力蹈較大吧的冷罷作模敢具既失刀具葉，并板可兼影做熱糧作模悶具鋼稈使用逆。2.敲LM棍2鋼的烘鍛造驢工藝見表6-逮143.含LM倉2鋼的是熱處玻理工高藝退火嗚淬科火+回火1.黎1概述（三詢）高負(fù)碳中鵝鉻耐螺磨鋼謙（GM、LD）（一視）GM鋼GM鋼的氧冷、釣熱加賄工和踢電加銅工性敏能良娃好，福熱處彈理工蘭藝范栗圍比熔較寬穩(wěn)。GM鋼的秧硬化儉能力熊接近道高速澇鋼而震強(qiáng)韌事性優(yōu)躺于高具速鋼吃和高繼鉻工機(jī)具鋼著。GM鋼市即制作何精密賊、高浮效、忌耐磨資模具泉的理鼻想材環(huán)料2.畫GM鋼的糕鍛造涼工藝恩表6-奏173.悲GM鋼的竊熱處奶理工川藝殖圖6-筒5～圖6-植91.繞1概述（二忘）LD鋼含碳楚量在0.橋7%～0.箱8%，加哥入一仍定量梳的Cr、Mo、V等元舅素，LD鋼有艇較高鋒的強(qiáng)立韌性責(zé)和較魄高的址硬度御和耐晃磨性拼。適用為于多竄種冷邪鐓、玩冷擠剖壓模礎(chǔ)具，遮如鋼惡球、加滾子額、螺伸釘、鄰套筒餓頭模伶具等葬。2.典LD鋼的速鍛造葉工藝3.淹LD鋼的隱熱處肆理工種藝馬表6-圣18圖6-癢11圖6-續(xù)121.奏1概述四、肢改良哀型高坐速鋼屬（6W老6）淬透然性好朝，并鎮(zhèn)且有病類似侮高速迷鋼的共高硬典度、踐高耐運(yùn)磨性幕、高封強(qiáng)度植等綜兇合性曬能，誦又有攏比高吵速鋼救好的拼韌性赤。通常譽(yù)用于拋制造覆冷擠呈壓凹灘模、施上下篇沖頭鋪等工霜具。2.壓6W系6的鍛約造工榜藝不表6-釀193.逮6W狂6的熱貫處理財(cái)工藝綿圖6-詞13～圖6-勢(shì)181.無1概述第三起節(jié)梢新型露熱作欠模具姥鋼一、啞高韌匪性低掩合金記熱作亂模具仔鋼（5C乒r2）1.應(yīng)用混范圍5C的r2均Ni避Mo鹽VS拳i淬透述性好莫、熱茫穩(wěn)定演性高波、冷置熱疲蛋勞性露能優(yōu)仆良、閣等向倡性能昏高，兔適合茫于制市造大揉截面楚壓力梯機(jī)模屬具和達(dá)錘鍛庫模模云具。2.鍛造愁工藝始鍛凱溫度12盯00討℃終鍛贏溫度90飽0℃1.為1概述3.熱處哀理工登藝（1）退誕火工租藝（饒圖6-恒19）退火駛組織謙為粒傾狀珠呆光體+少量瓜未溶裝碳化吩物（2）淬約火回泡火工盆藝①硬仁度（辣圖6-撲20）②室刺溫的死強(qiáng)度紹、塑悄性和辭沖擊武功（快圖6-渴21）③室緒溫?cái)鄬m裂韌導(dǎo)性（版圖6-聾22）④高程溫硬或度（矛表6-酷22）⑤高升溫強(qiáng)蔥度和歌塑性幕（圖6-酒23）⑥冷心熱疲兄勞性燭能（蠶表6-厲23）⑦勢(shì)抗回排火穩(wěn)俯定性糟（表6-跨24）1.飽1概述二、冶高強(qiáng)飼韌性盒熱作碌模具勿鋼（一階）HD鋼4C怕r3杠Mo條2N家iV吩Nb1.應(yīng)用卡范圍具有恒高溫裙強(qiáng)度降較高播、熱滋穩(wěn)定墾性及膽塑韌廢性較恭好的腔特點(diǎn)將，適因用于姻制造70程0℃或更香高溫排度下報(bào)的熱兇作模威具，笛如銅驕和鋼堵的熱光擠壓歸模具濤及銅寒合金徑的壓飽鑄模佳等。1.弓1概述2.鍛造澇工藝加熱拴溫度11座50頌℃，始離鍛溫嚇度11腿30緞℃，終鍛波溫度題≥90白0℃，鍛腿后采新用灰炊冷或笑砂冷辰。3.熱處線理工囑藝（1）退華火工摸藝（廢圖6-池24）（2）淬糟火、姑回火貌工藝1.星1概述①淬東火實(shí)萍驗(yàn)飄鹽浴睡加熱赴（表6-漫25）②回故火實(shí)均驗(yàn)（昏表6-戲26）③穩(wěn)廳定性泛實(shí)驗(yàn)級(jí)（圖6-鵝25圖6-豈26）④室吵溫強(qiáng)未度、桌塑性逮和沖爭(zhēng)擊韌蜻性（寇圖6-帝27圖6-陶28）⑤室粱溫?cái)嗾秧g恨度（暗表6-擔(dān)27）⑥高趁溫強(qiáng)晌度、傾塑性它和沖除擊韌虛度（陜圖6-門29圖6-曲30）1.純1概述（二海）H1疑3鋼（蝴美）4C磁r5猛Mo蒼Si霉V11.應(yīng)用國范圍中溫灶下具毫有高沾的耐茂磨性妙和韌乞性，側(cè)具有忘較好游的耐葉冷熱劇疲勞鏡性能條?？蓮V糖泛應(yīng)脅用于孔制造租錘鍛振模的渠鍛模離，熱誓擠壓叫模具堆與芯烤棒，椒鍛造鋸壓力戰(zhàn)機(jī)模逗具，追精鍛歌機(jī)用歐模具殼鑲塊不以及手鋁、籃銅、屯鋅及腳合金油的壓盒鑄模前。1.座1概述2.熱處痕理工離藝①退貝火工蹦藝（舟圖6-予31）②淬底火、掘回火艷工藝派（表6-五28表6-趟29圖6-輩32～圖6-剪39）1.鞠1概述（二降）01忽2A櫻l鋼5C高r4污Mo原3S報(bào)iM煙nV捏Al1.性能吩特點(diǎn)缸及應(yīng)市用范磚圍碳化戶物數(shù)硬量很核少且峽較細(xì)折小，特均勻竊，具內(nèi)有較攀好的層韌性孕及較驢高的餃抗熱眨疲勞費(fèi)性能蠅。不指僅適拘用于索高耐寺熱性筑熱作族模具渡，而樣且由嘗于有善較好洽的綜增合性身能，煮也可并用于點(diǎn)冷作竹模具掙。2.熱處輔理工卻藝①退篇火工浴藝攔加世熱溫快度86共0～88骨0℃②淬巖火、構(gòu)回火頃工藝董淬驚火加郊熱溫宣度10刻90～11斷20但℃回火往加熱伯溫度58點(diǎn)0～62制0℃1.私1概述四、佛析出礦硬化叨型熱核作模銹具鋼秒（PH）PH鋼2C英r3敲Mo呈2N薦iV承Si1.特點(diǎn)刻及應(yīng)半用范互圍預(yù)硬懂化狀賭態(tài)（桌淬火+低溫振回火掌）表層拿受熱穴產(chǎn)生廉析出鍋硬化辟（48蜘HR歲C），販心部鑄主要薪為奧威氏體疏，保喬證了音較高呢的塑宰、韌勁性，近達(dá)到2.熱處碰理工聽藝①退晌火工肉藝（哭圖6-流40圖6-志41）②淬轟火、越回火弄工藝宿（表6-窄30～表6-捐35圖6-姑42～圖6-維45）1.毯1概述第五保節(jié)羊粉末勇燒結(jié)擔(dān)模具落材料一、稅鈷結(jié)趕硬質(zhì)秒合金以難戰(zhàn)溶金侵屬的擊碳化胞物為炭硬質(zhì)愉相，畝以金代屬鈷評(píng)為粘餡結(jié)相帝，用守粉末蕉冶金黃的方范法制曠造的艱合金泊材料全。性能摔特點(diǎn)睬：高迅硬度擾、高體耐磨芹性、誕耐腐牲蝕、厘耐高抽溫、掠線膨豬脹系孔數(shù)小冒，韌挖性和粒可加懷工性疏差。廣泛堤應(yīng)用牽于制里造拉仙絲模率、沖縫壓模肅等。1.無1概述牌號(hào)慈說明科：Y-表示抖硬質(zhì)晃合金肉：Y－“逮硬”璃的漢氏語拼村音第裂一個(gè)勒字母硬質(zhì)峽合金評(píng)成份庭特性演：YG高6－鎢裳鈷合頑金及傘鈷含肯量YT娃14－鎢扣鈷鈦躁合金柿及鈦昂含量YW獨(dú)1－鎢壓鈷鈦視鉭合團(tuán)金YN納10－鎢眼鈷鎳息鉬合蝕金附加轉(zhuǎn)字母抄分別追表示編：X－細(xì)遠(yuǎn)顆粒C－粗六顆粒N－加科鈮元蠶素A－加抽鉭元亡素W-通用艙合金如：Y我G6愈X1.司1概述鎢鈷悅類：YG孕8—定—表示Co的質(zhì)住量分舍數(shù)為8%的鎢致鈷類冰硬質(zhì)么合金鎢鈷慘