模具材料及表面处理 第2版 教学课件 作者 韦玉屏 第一章　模具材料概论.ppt

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1、模具材料及表面处理第一章模具材料概论第一章　模具材料概论第一节　模具及模具材料的分类一、模具的分类(1)冷作模具　根据工艺特点，可将冷作模具分为冷冲裁模具和冷变形模具两类。(2)热作模具　热作模具可分为热冲切模具、热变形模具和压铸模具三类。(3)型腔模具　根据成型材料的不同，可将型腔模具分为塑料模具、橡皮模、陶瓷模具、玻璃模具、粉末冶金模具等。二、模具材料的分类(1)钢铁材料　用于制造模具的钢铁材料主要是模具钢。第一章　模具材料概论(2)非铁金属材料　用于制造模具的非铁金属材料主要有铜基合金、低熔点合金、高熔点合金、难熔合金、硬质

2、合金、钢结硬质合金等。(3)非金属材料　用于制造模具的非金属材料主要有陶瓷、橡胶、塑料等。第二节　模具的失效形式及影响因素一、模具的失效形式(1)断裂失效　根据模具断裂前变形量的大小和断口形状的不同，断裂可分为脆性断裂和韧性断裂两种。(2)磨损失效　模具在工作过程中的相对运动不可避免地会引起磨损，因此，耐磨性是模具钢的基本性能之一。第一章　模具材料概论(3)疲劳失效　冷作模具承受的载荷都是在一定的能量下，周期性施加的多次冲击载荷，因此，容易出现应力疲劳失效。(4)变形失效　在冷镦、冷挤和冷冲过程中，由于冲头的抗压或抗弯强度不足而出

3、现镦粗、下陷、弯曲等变形失效。(5)腐蚀失效　腐蚀失效主要发生在热作模具和塑料模具中，在金属压铸模中比较容易出现冲蚀。二、影响模具失效的因素(1)模具结构　模具结构包括模具的几何形状、模具间隙、冲头的长径比、端面倾斜角、过渡角大小、模具中开设的冷却水路、装配结构等。第一章　模具材料概论图1-1　反挤压模结构第一章　模具材料概论图1-2　塔形热挤压凹模的早期断裂(2)模具材料　模具材料必须满足模具对塑性、韧性、强度、硬度、耐疲劳等性能的要求，如不能满足，则模具会发生早期失效。第一章　模具材料概论(3)热处理及加工制造工艺　热处理不当

4、或工艺不合理，可能导致模具产生热处理缺陷或性能降低，从而引起模具早期失效。第三节　模具材料与使用寿命一、模具材料与模具使用寿命二、锻造与模具使用寿命三、热处理及模具使用寿命第四节　模具材料的选用原则一、模具材料的使用性能(1)硬度和热硬性　硬度是模具材料的主要性能指标，模具在应力的作用下，应能保持其形状和尺寸不变。第一章　模具材料概论(2)耐磨性　决定模具使用寿命的重要因素往往是模具材料的耐磨性，模具在服役中承受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其精度不变。(3)强度和韧性　模具在服役中承受拉压、冲击、振动、扭

5、转和弯曲等应力，重负荷的模具往往由于强度不够、韧性不足，造成模具局部塌陷、崩刃和断裂而发生早期失效。(4)耐疲劳性　模具工作时承受着机械冲击和热冲击的交变应力，热作模具在服役过程中，热交变应力更明显地导致模具热裂。二、模具材料的工艺性能(1)可加工性　钢材的可加工性主要包括切削、磨削、抛光、冷拔等加工性和可锻性等。第一章　模具材料概论(2)淬硬性和淬透性　淬硬性主要取决于钢的碳含量，淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前钢的原始组织。(3)淬火温度和热处理变形　为了便于生产，要求模具钢的淬火温度范围尽可能宽些，特别是当模具采用火焰加

6、热局部淬火时，要求模具钢有更宽的淬火温度范围。(4)脱碳敏感性　模具钢在锻造、退火或淬火时，若在无保护气氛下加热，其表面层会产生脱碳等缺陷，而使模具的使用寿命下降。第五节　模具材料的生产现状和发展趋势一、模具钢种的发展1)钢种系列有待进一步完善，如用量很大的塑料模具钢，在GB/T1299—2000中只纳入了3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo两个钢号，这显然不能满足各种不同塑料模具的要求。第一章　模具材料概论2)钢种产品结构和选用很不合理，如塑料模具产量很大，但目前很大数量的塑料模具是采用45钢制造的，模具的使用寿命很低，生产的塑料

7、制品质量不高。1.塑料模具用钢2.冷作模具钢(1)低合金冷作模具钢　以CrWMn和9Mn2V为代表，耐磨性和热硬性较差，而韧度较高，一般可采用油淬火，成本较低，广泛用于生产批量不大的冷作模具。(2)中合金冷作模具钢　以Cr5Mo1V为代表，具有中等的耐磨性和热硬性，韧度也较高，淬透性好，可以空淬，综合性能好，广泛用于生产中等批量产品的冷作模具。第一章　模具材料概论(3)高碳高铬型冷作模具钢　以Cr12Mo1V1和Cr12钢为代表，耐磨性和热硬性较高，由于含有大量的共晶碳化物，所以韧性较差，广泛用于生产批量较大，要求耐磨性很高但冲击

8、载荷较轻的冷作模具。3.热作模具钢(1)低合金热作模具钢　代表性钢号为5CrMnMo和5CrNiMo等，这类钢有较好的淬透性和冲击韧度，但热硬性不够，一般用于服役温度不高而冲击载荷较大的模具，如锤锻模。(2)中合金热作模具钢　这类钢为铬系热作模具钢