《冷作模具钢》PPT课件

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1、第五章模具材料模具材料和热处理是影响寿命的主要因素，其比例约占70%一、模具材料的分类1、按模具类别分为：冷作模具材料、热作模具材料、塑料模具材料、其他模具材料。2、按材料的类别分为：钢铁材料、非铁金属材料、非金属材料。二、一般性能要求1、工作条件：比较“恶劣”（1）承受高压、冲击、振动、摩擦、弯扭、拉伸等载荷；（2）工作温度有的很高；（3）精度要求较高；（4）磨损、变形、疲劳、断裂时有发生。2、性能要求：1）使用性能要求（1）硬度和耐磨性冷作模具：60HRC左右；热作模具：42～50HRC；塑料模具：45～60HRC。2）强度和韧性足够强度（σb、σs

2、、σ-1）承受高压；具有一定的韧性，承受冲击。3）抗热性能冷作模具：在强烈摩擦时，局部的温升可达400℃以上（冷挤压模）。热作模具：模体的温升高；锤锻模：500～600℃；挤压模：800～850℃；压铸模：300～1000℃。①热强性（高温强度）和热硬性高温强度：指高温下的强度性能。短时：高温强度较多考虑高温屈服强度和抗拉强度；长时：高温强度则需注意蠕变极限和持久强度。蠕变抗力愈大，金属的高温强度愈高。可用加入能提高钢的再结晶温度的合金元素来提高高温强度。热硬性：一般指材料在升高到较高温度时保持硬度稳定的能力。例如、高速钢热硬性好，在500～600℃，硬

3、度60HRC左右。热硬性通常与加入的合金元素产生的二次硬化效果有关。②热稳定性定义：指高温化学腐蚀抗力（特别是指高温氧化抗力）。影响因素：高温时生成氧化物层的性能，如稳定性、致密性、与基体金属结合力及本身强度等。提高途径：一般加入合金元素（Cr、Si、V等）生成致密氧化物膜，以提高抗氧化性。③热疲劳抗力模具忽热忽冷导致内部会产生很大的热应力循环作用，反复进行会发生疲劳现象，出现龟裂。通常希望模具有高的冷热疲劳抗力，以免早期失效。④抗粘着性（抗咬合性）模具在工作中，有时受到强烈摩擦及高温的作用、发生模具材料与加工材料间直接接触，并相互粘结咬合。模具材料表面

4、应具有一定的抗粘着性：（a）合理选用模具材料选与工件互溶性小的材料，可减小亲合力，降低粘结的可能性。（b）合理选用润滑剂和添加剂润滑油膜可以防止金属表面直接接触，成倍地提高抗粘着磨损的能力。（c）采用表面处理采用多种表面热处理方法，改变摩擦表面的互溶性质和表层金属的组织结构，避免同类金属相互摩擦能降低粘着磨损。2）工艺性能要求（1）热加工工艺性能根据模具的不同制造工艺，可提出不同的加工性能要求，包括锻轧、铸造、焊接等性能。影响因素：模具材料的化学成分、冶金质量、组织状态等因素的影响。（2）冷加工工艺性能包括切削、抛光、研磨等性能。要求：高的表面质量、低的

5、表面粗糙度及高的精度，好的抛光性能。如塑料模具要求具有很好的镜面加工性、很低的表面粗糙度值。（3）热处理工艺性能①热处理变形小；②淬火温度范围宽：③过热、脱碳敏感性小；④特别是要有足够的淬硬性和淬透性。淬硬性保证了模具的硬度和耐磨性。（冲裁、拉深模具）淬透性保证了大尺寸模具的强韧性及断面性能的均匀性。（热锻模）三、模具选材的一般原则1、使用性能足够；2、工艺性能良好；3、供应上能保证；4、经济性合理。四、模具选材的具体考虑因素（一）模具的工作条件因素1．载荷的大小、速度受力大，强度要求高；冲击大，则韧性要求好。2．工作温度模具工作温度不同，对材料的抗热性

6、能要求不同。3．腐蚀情况腐蚀严重时要考虑不锈钢类的材料。（二）模具的失效因素失效形式：塑性变形失效、磨损失效及断裂失效。根据失效原因，提出解决问题的主要性能指标，有针对性的进行选材。（三）模具所加工的产品因素1、产品批量的大小批量大：采用材质高、性能好的材料制模具；批量小：可用使用性能较差、寿命较短、加工简便的材料制模具。2、产品质量的高低3、产品的材质不同原材料，其变形抗力、工作温度不同。（四）模具的结构因素1、模具的大小大型模具材料应好一些，特别是淬透性；热作模具要求有更高抗热性。一般大、中型模具（＞200mm）的材料费为模具总费用的50%；小型模具

7、的材料费不超过总成本的5%～10%。2．模具的形状1）形状简单、公差不严的模具：可选不易变形的高耐磨性材料，因为其冷加工成本低。2）对形状复杂模具：应选淬透性好的材料，采用缓冷淬火剂以免变形开裂，同时还应选易加工材料。3．模具的不同组件、不同部位模具组成：工作零件与辅助零件，前者直接与加工材料接触，要求材料性能比后者高。凹模、凸模的不同部位要求性能又有很大差别：1）工作部位硬度、耐磨性、抗热性等要求更高；2）非工作部位可适当降低，但要保证一定强韧性，有时可采用表面强化或组合、镶嵌结构，应区别对待。3）辅助零件----紧固件、导向零件等可按通常的结构零件的

8、要求来选材，在强韧性方面要求高一些，在局部位置要求耐磨（例如导柱、定位套的表面）