模具材料和应用课程计划

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1、模具材料及制造工艺教师：郭秀艳教研室：材料成型30第1章模具材料概述1.1模具及模具材料分类模具是一种高效率的工艺装备，在冶金、电子、轻工、机械制造等行业的生产中广泛应用。1.1.1模具分类模具→冷作模具、热作模具、型腔模具三类。冷作模具→冷冲裁模具（落料、冲孔）和冷变形模具（弯曲、拉深）两类；热作模具→热冲切模具（切边）、热变形模具（锻造）和压铸模具（铝合金、铜合金等压铸模具）三类；型腔模具→塑料模具（注塑、挤出模具）、橡胶模具、陶瓷模具、玻璃模具、粉末冶金模具等。1.1.2模具材料分类模具材料→钢铁材料、非铁金属和非金属材料三类。1.钢铁材料按合金元素的含量分类：碳素

2、工具钢（0.65%-1.35%C），共8各牌号，T7T8、T10、T12、T13，随C含量增加，硬度增大，耐磨性增大）低合金模具钢：在碳素钢中加入适量的合金元素。例如：CrWMn中合金模具钢高合金模具钢，例如Cr12Cr12MoV按用途分类：冷作模具钢主要是碳素工具钢T7A、T8A、T10A，高碳低合金钢，高碳高铬合金钢。热作模具钢（耐热）主要是中碳合金钢（0.3-0.6%C）5CrNiMo，3Cr2W8V塑料模具钢成型塑料制品用的模具45钢，40Cr调制处理。2.非铁金属材料铜基材料、低熔点合金、高熔点合金、难溶合金、硬质合金、钢结硬质合金等硬质合金：难溶金属碳化物和起

3、粘结作用的金属组成的烧结材料，具有高强度、高耐磨性。3.非金属材料陶瓷、橡胶、塑料1.2模具材料的选用原则在选取材料时，应考虑以下几个因素：生产批量、冲压材料性能、凸凹模工作条件、材料性能、生产使用情况。301.1.1模具材料的使用性能1.硬度——衡量材料软硬程度的性能指标。冷作模具硬度在52-60HRC、热作模具硬度在40-52HRC。对于同一种钢，在一定硬度值内，硬度和变形抗力成正比，单如果组织不同，同一硬度值但变形抗力却有很大差别。热硬性（红硬性）——指高温状态的热作模具，保持其组织和性能的稳定，保持高硬度的能力。钢的硬度和热硬性取决于钢的化学成分、热处理工艺及表面

4、处理工艺。2.耐磨性——衡量模具使用寿命的重要指标。磨损形式：冷作模具（磨粒磨损、粘着磨损）、热作模具（氧化磨损）、疲劳磨损等。影响因素：硬度、组织。铁素体耐磨性差、马氏体耐磨性好、下贝氏体耐磨性最好。3.强度——衡量材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。冷作模具变形抗力——常温下的屈服点；热作模具变形抗力——高温屈服点。冷作模具断裂抗力——常温下抗拉强度、抗压强度、抗弯强度；热作模具断裂抗力——抗拉强度、热疲劳导致的断裂韧度。韧性——反映模具的脆断抗力（折断、崩刃）。4.疲劳抗力——反映材料在交变载荷下抵抗疲劳破坏的性能指标。1.1.2模具材料的工艺性能1.可加工性切削、磨

5、削、抛光、冷拔和锻压等。2.淬硬性和淬透性淬硬性——指钢经淬火后能达到的最高硬度。它取决于钢中马氏体碳含量。马氏体硬度随碳含量的增加而增加，但马氏体硬度不能代表钢的硬度，当碳含量在0.6%时，钢硬度下降，马氏体硬度增加。淬透性——指获得淬硬层深度的能力。或者说是获得马氏体的能力。淬硬层越深、淬透性越好。3.淬火温度和热处理变形淬火温度应尽可能宽模具在切削加工后通过热处理可获得所需组织和性能。4.脱碳敏感性脱碳敏感性指钢铁材料在热处理过程中表面碳元素是否易于逸出的特性。如果热处理过程中工件表面的碳元素易于逃逸到环境中，就说该材料的脱碳敏感性大，反之则小。通常工件碳含量越小、

6、碳化物形成元素越多脱碳敏感性就越小。30第2章冷作模具材料2.1冷作模具的工作条件及性能要求一、冲裁模1.工作条件：工作部分为刃口，易受摩擦，凸模因摩擦会变短，凹模因摩擦会变薄，直至无法工作而失效。2.性能要求：高的硬度和耐磨性，抗压、抗弯和适当的韧性。二、冷镦模1.工作条件：凹凸模表面受剧烈冲击性摩擦，温度可达300℃，凸模易受弯曲应力。失效形式：工作表面产生摩擦磨损导致凹模开裂，凸模镦粗、凹模模口胀大、棱角堆踏。2.性能要求：足够的硬度，高的抗压强度和高的冲击韧性。三、冷挤压模1.工作条件：受强大的挤压力作用，受坯料塑变流动的剧烈摩擦，凸模受强烈的弯曲应力。2.性能要

7、求：高的强韧性，良好的耐磨性。四、拉拔模及成形模包括拉深模、胀形模、弯曲模和拔管模等。1.工作条件：模具表面受到强烈的摩擦，凹模主要受径向张力的作用，凸模主要承受轴向压缩力和摩擦力的作用。2.性能要求：高的耐磨性。2.2冷作模具用钢一、低淬透性冷作模具钢1.碳素工具钢T7A、T8A、T10A、T12A、T13，都属于高碳钢，含碳量在0.65%-1.35%。A表示高级优质。（1）性能碳素钢经处理后有较高的硬度和一定的耐磨性。但淬透性低，热硬性、耐磨性差，淬火温度范围窄，易变形开裂。T10A钢应用最为普遍。冷作模具较少采用T8钢，