模具材料与热处理 教学课件 作者 吴光明 第一章.ppt

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1、主编第一节　模具钢的分类与牌号一、模具钢的分类模具钢的品种很多，按模具类别的不同可分为冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢以及其他模具钢；按材料的类别可分为钢铁材料、非铁金属材料和非金属材料。通常先按用途将模具钢分为三大类，再按其合金元素与特点分成小类，如图1-1所示。二、模具钢的牌号表示方法模具钢主要是碳钢和合金钢。我国碳钢与合金钢的牌号表示方法是用钢的碳的质量分数及所含合金元素的种类和质量分数来表示的，其具体表示方法如下：1.碳素钢用作模具的碳素钢主要有优质碳素结构钢和碳素工具钢。优质碳素结

2、构钢的牌号表示方法为：用两位数字表示钢中平均碳的质量分数，以万分之几计。当钢中锰的质量分数较高(0.70％～1.20％)时，在钢号后面加“Mn”。2.合金结构钢合金结构钢的牌号表示方法为：“两位数字＋化学元素符号＋数字＋…”。3.合金工具钢合金工具钢的牌号表示方法为：“一位数字(或没有数字)＋化学元素符号＋数字＋…”，其合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同，只是碳的质量分数的表示方法不同。第二节　模具钢的性能要求一、模具钢的力学性能要求各种模具钢根据其工作条件的不同，应该有不同的力学性能要求

3、，以满足某种模具完成额定工作量所具备的性能。模具工作者常根据模具工作条件及工作定额要求选用模具钢及其最佳处理工艺，使之达到主要性能最优，而其他性能损失最小的目的。模具钢的力学性能要求主要分为以下几种。1.强度强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。评价冷作模具钢塑性变形抗力的指标主要是常温下的屈服强度Re,评价热作模具钢塑性变形抗力的指标应为高温屈服强度。2.塑性和韧性断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。模具钢塑性较差，尤其是冷作模具钢，在很小的塑性变形时即发生脆断。3.硬度硬度表

4、征了材料对变形和接触应力的抗力。测硬度的试样很容易制备，车间、试验室又都有硬度计，因此硬度是很容易测定的一种性能。4.耐磨性由于模具特有的工作性质，要求工作表面要有足够的耐磨性，从而避免模具工作面磨损。对于模具来讲，耐磨性是衡量其使用寿命的重要指标。5.耐热性冷作模具在强烈摩擦时，局部的温升有时甚至可达400℃以上(冷挤压模)，而热作模具对加热到高温的固体或液体材料进行加工时，模具的温升更高。6.耐蚀性部分塑料模和压铸模在工作时受到被加工材料的腐蚀，会加剧型腔表面磨损，所以这些模具钢应具有

5、相应的耐蚀性。合金化或进行表面处理是提高模具钢耐蚀性的主要方法。二、模具钢的工艺性能要求在模具的总成本中，特别是小型精密复杂模具，模具钢的费用往往只占总成本的10％～20％，有时甚至低于10％，而机械加工、热加工、表面处理、装配和管理等费用要占总成本的80％以上。所以模具钢的加工工艺性能就成为影响模具成本的一个重要因素，也是提高模具质量和使用寿命的关键所在。1.可锻性锻造在很大程度上影响模具的质量和使用寿命，锻造质量的好坏直接影响模具的质量。通过合理的锻造工艺，在得到所需形状的模具毛坯的同时，还可

6、以改善材料组织与性能，如可焊合气孔、疏松、微裂等；锻造可提高材料的致密度，改变原材料中的流线方向，使模具中的流线分布合理；锻造还可消除碳化物的偏析，使大块碳化物破碎并均匀分布。2.可加工性可加工性包括切削、磨削、抛光、冷挤压和冷拉等工艺性能。模具制品有时对表面质量、表面粗糙度和抛光性能要求很高，这就要求钢材的质量更高。因此，模具钢杂质少、组织均匀、无纤维方向，并通过采取一些措施，改善模具钢的工艺性能，以降低模具的制造费用。3.热处理工艺性能为了使模具获得优良的力学性能，满足使用条件，模具都须进行热

7、处理，其热处理工艺性能的好坏对模具的质量有较大影响。在模具失效的案例中，热处理不当造成的失效占40％左右。(1)淬透性与淬硬性(2)耐回火性　(3)过热敏感性　(4)淬火变形与开裂倾向性第三节　模具钢热处理的基本常识模具钢的热处理工艺是指模具钢在加热、冷却过程中，根据组织转变规律确定的具体热处理加热、保温和冷却的工艺参数。根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，热处理工艺可分为常规热处理和表面热处理(表面淬火和化学热处理等)等。模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。一、退火退火一般是

8、指将模具钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后使其缓冷至室温，获得接近于平衡状态组织的热处理工艺，其组织为铁素体基体上分布着碳化物。退火的目的是消除钢中的应力，降低模具材料的硬度，使材料成分均匀，改善组织，为后续工序(机加工、冷加工成形、最终热处理等)做准备。1.完全退火完全退火是将模具钢加热到临界温度以上，保温足够的时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。其目的是为了降低硬度、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷、改善可加工性和冷塑性变形性能，为后续热处理或冷加工做