第7章 模具常用材料及热处理课件.ppt

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1、第7章模具常用材料及热处理本章教学目的及要求（1）掌握冲压与塑料模具材料的种类及选择方法。（2）了解模具材料的热处理要求和表面处理方法。7.1模具零件选材要求及常用材料的选择7.2模具材料的热处理7.3模具材料的表面处理7.1模具零件选材要求及常用材料的选择一、模具材料选择的基本要求1.综合性能优良2.工艺性能良好二、模具材料选择时应考虑的因素（1）模具的工作条件；（2）模具的失效；（3）模具所加工的产品；（4）模具的结构；（5）模具的制造工艺；（6）工厂现有的设备及技术水平。7.1.1模具零件选材要求一、冲压模材料碳素钢、低合金工具钢、冷作模具钢、硬质合金、陶瓷

2、材料、铸铁、低熔点合金、高分子材料等，但使用最多的是冷作模具钢和硬质合金。冲压模材料选择的基本原则：（1）形状简单、冲压件尺寸不大，常选用碳素工具钢；（2）形状复杂、冲压件尺寸较大，常选用合金工具钢或高速工具钢；（3）冲压件精度或模具寿命要求较高，常选用硬质合金或钢结硬质合金；（4）汽车覆盖件冲模这样的大型模具常选用合金铸铁。7.1.2常用模具材料的选择二、塑料模材料工作条件：加热加压条件下完成的。对材料要求：模具材料的硬度、耐磨性、耐蚀性以及强度、韧性和疲劳强度等都有较高的要求。具有良好的加工工艺性能、镜面抛光研磨性能、图案刻蚀性能、热处理变形和尺寸稳定性以及其

3、他加工工艺性能等。常用材料：通常使用的渗碳钢、调质钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢。7.2模具材料的热处理一、冲压模热处理模具一般要求具有较高的硬度和耐磨性、足够的强度、适当的韧性。为此，常对冷作模具钢进行强韧化处理。二、塑料模热处理经过热处理应获得适中的硬度和足够的韧性。7.3模具材料的表面处理模具的主要工作部位是刃口和凸模、型孔、型腔的表面，这些部位往往要求高硬度、高耐磨性、抗咬合性和耐蚀性等。所以需要对模具进行表面处理，使表面获得特殊的性能，或者是进一步提高其所固有的性能。表面强化处理，是提高模具使用寿命的重要途径。用于模具的表面处理主要有三种：第一种是改

4、变模具表面化学成分的方法；第二种是各种涂层的被覆法；第三种是不改变表面化学成分的方法。模具材料常用的表面处理方法在渗碳介质中加热，使钢的表层渗入碳的表面处理过程称为渗碳。目的是提高材料的表面硬度、接触疲劳强度、耐磨性等而同时保留芯部的良好韧性。通过表面渗碳处理可显著提高模具的使用寿命。一、渗碳向钢件表层渗入氮以提高表层氮浓度的表面处理过程称为渗氮。渗氮的目的是提高材料的表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗咬合性，提高模具的抗大气、过热蒸汽的腐蚀能力以及抗回火软化能力等。氮碳共渗又称软氮化，是向钢件表面同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的表面处理工艺。主要应用于热态下工作的压铸

5、模、塑料模、热挤压模以及锤锻模等，并能显著提高其使用寿命。二、渗氮和氮碳共渗渗硼是将钢件置于含硼介质中，使硼向钢件表层渗入以提高其含硼量的表面处理方法。渗硼主要适用于受冲击较小、主要以磨粒磨损失效的模具，如冲裁模、拉深模、冷挤压模和热挤压模等。为了进一步提高模具寿命，也可采用硼氮复合渗工艺，增加渗层厚度，减低渗硼层的脆性，强化过渡层，从而避免渗硼层的剥落。三、渗硼及其复合渗利用以硼砂为基的盐浴向钢件中渗钒、铌、铬等，并形成碳化物的表面处理方法称为反应浸镀法，即TD法。可用于要求高耐磨的各种冷作模具和热作模具。渗钒后的模具寿命比渗氮处理的要高几倍甚至几十倍。渗铌后模

6、具的寿命比常规处理的要提高几倍至几十倍。渗铬后的制模具具有优良的耐磨性、抗高温氧化和耐磨损性能，适用于碳钢、合金钢和镍基或钴基合金工件，可使模具寿命大幅度提高。四、TD法气相沉积是利用气相中发生的物理、化学过程，改变表面成分，在工件（模具）表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层的一种新技术，它包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。CVD可以在材料上沉积TiC、TiN、Ti(C、N)薄膜。只适于用硬质合金、高速钢、高碳高铬钢、不锈钢和耐热钢等材料制造的模具，而且沉积处理后要进行淬火回火。PVD处理时，工件的加热温度一般都在600℃以下。目前主要有三种P

7、VD方法，即真空蒸镀、真空溅射和离子镀，其中以离子镀在模具制造中的应用较广。五、气相沉积六、热喷涂热喷涂是将固体喷涂材料加热到熔化或软化状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的模具表面而形成具有各种不同性能的涂层。七、表面淬火表面淬火是对钢件表面快速加热，在心部接受传热升温之前就又快速冷却，从而只对表面实现淬火的工艺。常用表面淬火方法有高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火、激光表面淬火等。八、离子注入离子注入是将模具放在离子注入机的真空靶室中，在高电压的作用下，将含有注入元素的气体或固体物质的蒸气离子化，加速后的离子与工件表面碰

8、撞并最终注