模具材料与热处理 教学课件 作者 吴光明 第二章.ppt

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1、主编第一节　常用冷作模具钢的性能要求与分类一、冷作模具钢的性能要求冷作模具是在常温下完成对金属或非金属材料进行塑性变形的模具。冷作模具种类多，形状结构差异性大，工作条件和性能要求不一，对模具钢要求较高。对冷作模具钢的力学性能有如下基本要求。1.良好的耐磨性冷作模具工作时，模具与坯料之间产生多次摩擦，模具必须在这种情况下仍能保持较低的表面粗糙度值和较高的尺寸精度，以防早期失效。影响模具耐磨性的主要因素是材料的硬度和组织，一般模具钢的硬度应高于坯料硬度30％～50％。2.足够的强度和一定的韧性冷作模具

2、的设计与使用，必须保证其有一定的强度，防止由于冲击、重载荷、偏心弯曲载荷、应力集中等引起模具的破裂和折断。冷作模具工作时受冲击载荷较大，当受偏心弯曲载荷(如细长冲头)作用或有应力集中时，应有一定的韧性。3.良好的抗疲劳性冷作模具一般是在交变载荷下工作的，所以所发生的破坏多为疲劳破坏，即工作载荷在材料的屈服强度以内，加工一定数量的坯料后也可能发生破坏，因此要求其工作应力应在材料的疲劳强度以内。模具钢抵抗疲劳破坏的能力与其化学成分、组织状态、碳化物形态及分布、表面粗糙度等有关，模具的结构设计也不同程度

3、影响到模具的抗疲劳性。4.抗咬合粘结能力模具工作时模具表面与坯料直接接触，接触处应力高，摩擦力大，坯料可能被模具“冷焊”在模具型腔表面而形成金属瘤，在以后的坯料成形中在工件表面产生划痕。抗咬合能力就是对可能发生的“冷焊”的抵抗能力。二、冷作模具钢的分类冷作模具是应用广泛的一类模具，其产值占模具产值的1/3左右，采用的材料也很广泛，根据其化学成分、力学性能、工艺性能进行分类，见表2-1。第二节　常用冷作模具钢的选材一、冷作模具钢的选材原则模具材料的选择影响模具使用寿命的长短及模具成本的多少，选择时要

4、考虑以下几点。1.使用性能选择模具材料时，首先必须满足模具的使用性能要求，综合考虑模具的工作条件、结构尺寸和生产批量等，以此来确定模具材料应具备的主要性能指标，以满足主要的几个性能要求。2.工艺性能模具材料一般应具有优良的可锻性与可加工性；对尺寸较大、精度较高的重载模具，还要求有较好的淬透性，较小的氧化、脱碳、淬火变形和开裂倾向等；对要焊接加工的模具，还应有较好的焊接性。3.经济性在满足前两项要求的前提下，尽可能选用价格低廉的材料，多用货源丰富、供应方便的材料，少用和不用稀缺贵重的材料。二、冷冲裁

5、模材料的选材方法冲裁模的工作部位是刃口，正常失效形式主要是磨损，刃口由锋利变圆钝。磨损达到一定程度，会使冲裁件产生毛刺。对冲裁模的主要性能要求有高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度和适当的韧性。对于薄板冲裁，以高耐磨、高精度要求为主；对于厚板冲裁，除需要高耐磨性外，还应具有高的强韧性。冷冲裁模具钢的选用主要根据产品的形状、尺寸、厚度、尺寸公差、被冲材料特性、工作载荷、模具的使用寿命、生产批量和模具成本等因素来决定。1)一般形状简单、载荷轻的冲裁模，可尽量采用成本低的碳素工具钢制造，只要热处理工艺

6、适当，完全可以达到使用要求。2)形状复杂、尺寸较大、工作载荷较轻且要求热处理变形小的冲裁模，可选用低合金工具钢制造。3)对于大、中型模具，制造工艺复杂，加工成本高，材料成本只占模具总成本的10％～18％，因此选用高耐磨、高淬透性、变形小的高碳中铬钢、高铬钢、高速钢、基体钢以及高强韧性低合金冷作模具钢制造。4)对于大量生产的冷冲裁模，要求使用寿命高，可选用硬质合金和钢结硬质合金来制造。三、拉深模具材料的选材方法拉深又称拉延和压延，是利用模具使平面材料变成开口空心零件的冲压方法。拉深模主要用于板材的冷

7、拉深成形。在拉深时，冲击力很小，主要要求模具材料具有高的强度和耐磨性，在工作时不发生粘附和划伤，并具有一定韧性和较好的可加工性，同时要求热处理变形小。通常要求拉深凸模热处理后硬度为58～62HRC，凹模硬度为62～64HRC。1)对于中、小型模具，可选用质量较好的模具钢。2)对于大、中型模具，在满足模具使用性能要求的前提下，应尽量采用价格低廉的材料，如球墨铸铁等。3)对于大批量生产的模具或模具上磨损严重的部位，可采用镶嵌模块式的办法解决，即在合金铸铁模框中镶嵌质量较好的材料作模芯。4)为了防粘附，

8、在拉深铝、铜合金和碳素钢时，可对凸模和凹模材料进行渗氮和镀铬。表2-2　冷冲裁模的选材举例及工作硬度表2-3　冲裁模辅助零件的材料选择及对热处理的硬度要求表2-3　冲裁模辅助零件的材料选择及对热处理的硬度要求表2-4　拉深模具的材料选用举例及工作硬度表2-4　拉深模具的材料选用举例及工作硬度四、冷挤压模材料的选材方法冷挤压模主要由凸模及凹模组合，包括正挤压、反挤压、复合挤压三种。冷挤压模的失效方式主要是擦伤或氧化磨损。所以，冷挤压模具必须具有高的强韧性和良好的耐磨性。为了提高冷挤压