模具材料及表面处理课件全

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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业教育机电类规划教材机械工业出版社精品教材模具材料及表面处理（第二版）主编：吴兆祥一、模具材料技术在模具工业中的地位1、模具是重要的加工工艺装备绪论汽车、拖拉机零件：70%塑料制品：80%~90%日用五金：60%~70%2、模具材料技术对模具及被加工产品的影响模具材料技术影响到模具的制造成本。模具材料技术影响到模具的寿命，从而影响产品成本。模具材料技术影响模具的质量，从而影响产品的质量。3、行业要求合理选用模具材料。合理实施模具的热处理及表面处理。大力推广模具新材料、新工艺、新技术的应用。二、国内、外模具材料技术

2、水平概况1、国内概况模具钢系列化水平提高，现纳入GB有26只钢。研制出不少新型模具钢：①冷作模具钢有GD、CH-1、LD、65Nb、CG-2等。②热作模具钢有5Cr2NiMoVSi、HM1、012Al、HD等。③塑料模具钢有P20、718、8Cr2S、5NiSCa等。硬质合金和钢结硬质合金应用成熟。强韧化处理新工艺广泛采用。表面技术水平不断提高。2、国外概况发达国家的模具钢系列化﹑标准化程度高。发达国家模具钢品种规格齐全，多以厚板﹑方料﹑扁料类型并经预处理状态供应市场。发达国家模具钢冶金技术先进，钢材的纯净度、均匀性高。发达国家重视模坯及模具使用的后处理。发

3、达国家模具表面处理设备及工艺先进。三、课程性质与学习要求本门课程属于专业课程，学习要求如下：①掌握各类模具材料的特性、强韧化方法、使用范围。②正确选用模具材料热处理方法。③熟悉各类模具的表面处理及选用。第一章模具材料概论第一节模具及模具材料分类一、模具分类冷作模具：冷冲模、冷挤压模、冷墩模、拉丝模等。热作模具：热锻模、热挤压模、压铸模、热冲裁模等。成形模具：塑料模、橡胶模、陶瓷模、玻璃模、粉末冶金模等。按工作条件分：按材料、工艺、设备分：10类二、模具材料分类模具材料模具钢冷作模具钢热作模具钢塑料模具钢其他模具材料铸铁非铁金属及合金硬质、钢结硬质合金非金属材

4、料第二节模具材料的主要性能指标一、强度强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标冷作模具材料的变形抗力指标是：σ0.2或σs热作模具材料的变形抗力指标是：高温强度冷作模具的断裂抗力指标是：σb、σbb、抗压σ0.2和K1C影响强度的主要因素有：钢的化学成分金相组织内应力状态二、硬度与热硬性硬度是衡量材料软硬程度的性能指标。热硬性是指模具材料在高温条件下保持高硬度的能力。模具对硬度的要求一般是：冷作模具为：52~60HRC热作模具为：40~52HRC因为硬度实际上反映了材料的综合力学性能，所以模具的性能要求在图样上只用硬度标注。影响硬度和热硬性的因素主要有：钢

5、的化学成分热处理工艺表面处理工艺三、耐磨性表征材料抗磨损的性能。评价耐磨性指标：磨损量或相对磨损量磨损形式主要有：磨料磨损粘着磨损氧化磨损疲劳磨损影响磨损的因素有：化学成分组织状态力学性能润滑条件四、韧性韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗脆断的能力。评介指标：冲击韧度ak、静弯曲挠度影响因素：钢的成分、组织和冶金质量例如：碳含量越低、杂质越少，钢的韧性越高；细晶粒组织、M板、B下、S回都具有高的韧性。三、耐热性表征模具材料在较高温度条件下仍能保持正常工作的能力。评价指标：高温热稳定性、抗氧化性高温热稳定性常以材料在600~700℃时的屈服强度表示。影响因素：再

6、结晶温度回火稳定性五、耐蚀性含有氯、氟的被加工材料对模具型腔具有一定的腐蚀性。合金化和表面处理是提高耐蚀性的主要方法。第三节模具的失效形式及分析一、模具的失效形式冷冲压模具过量塑性变形而失效：模具的失效形式：模具工作部分损坏而不能修复，称为失效。热锻模塌陷、磨损失效：冷镦冲头磨损、折断失效：二、模具失效分析模具失效分析的步骤：生产现场调查模具用材和制造工艺调查对模具进行失效分析模具失效原因主要产生在制造过程：结构设计不当材料选择和质量问题毛坯锻造不良机械加工缺陷热处理不当装配精度不高例：冷冲压冲头的失效分析R处断裂冲击疲劳造成D处磨损超差表面硬度不足造成改进

7、措施：增加R处的过渡圆角D处采用表面强化处理第二节影响模具寿命的主要因素一、模具结构设计对模具寿命的影响1、模腔结构的影响组合式优于整体式塔形锻造凹模式螺栓冷镦凹模a)为整体式，易于开裂。b)为组合式，不易开裂，寿命长。2、模腔过渡圆角半径R的影响冷挤压凹模几何形状及尺寸对模具寿命的影响：由图可见，金属入口处的形状和内圆角半径R对模具寿命影响很大，增大圆角半径R，可提高模具寿命。根据经验：r=(2~3.5)R适宜3、模具工作部位角度的影响反挤压凸模结构与寿命：a)、b)凸模顶部设有斜角，所受单位挤压力小，模具寿命较c)显著提高。模锻斜角β及圆角半径对应力的影

8、响：由图可见，模锻斜角β越大，圆角半径越大，底部所受