金属材料学 第八章 工模具用钢.ppt

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1、第八章工模具用钢主要内容8.1工具钢的分类和基本性能要求8.2刃具钢：碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢8.3冷作模具钢8.4热作模具钢重点及基本要求掌握各类钢的典型牌号、成分特点、合金元素的作用、热处理及应用。重点是刃具钢、高碳高铬模具钢、锤锻模用钢。难点是高速钢的合金元素作用、热处理工艺制定的依据和显微组织与性能特点。工模具钢的定义与分类定义：用来制造刃具、模具和量具的钢种分类：刃具钢、模具钢和量具钢刃具钢：碳素钢、低合金工具钢和高速工具钢。模具钢：热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。量具钢用来制作量规、卡尺、样板

2、等．用来测量工件尺寸和形状.§8.1工模具钢的性能要求、成分与热处理特点主要矛盾工模具钢要有优良的耐磨性（硬度要高）；在工作过程中还要有良好的韧性。在韧度和耐磨性之间的合理平衡解决矛盾方法取决于基体马氏体的成分与硬度和碳化物的性质、数量、形态和分布。即成分与组织状态一、工具钢成分与性能特点——C含量高硬度、耐磨性、足够的强度和韧性高C（0.6～1.3%）C↑，M（马氏体）的硬度、切断抗力↑，耐磨性↑C↑，碳化物的数量↑，耐磨性↑一、工具钢成分、组织与性能特点——合金元素高C，获得大量碳化物，保证耐磨、热稳定性主加合金

3、元素：强碳化物或中强碳化物形成元素，如：Cr、W、Mo、V等。作用：↑耐磨性、热稳定性和淬透性；辅加元素：Mn、Si等能提高淬透性和回火稳定性的元素一、工具钢成分、组织与性能特点——组织为保证耐磨性第二相碳化物→球状、细小、均匀分布规律：碳化物呈球状、细小、均匀分布时材料的耐磨性提高二、热加工与热处理特点－预处理第二相碳化物→球状、细小、均匀分布碳素工具钢和低合金工具钢：球化退火获得铁素体+细小球形碳化物高合金工具钢：C高、合金元素含量高，K多且不均匀高合金工具钢：球化退火前要热锻：破碎一次碳化物（细小）同时使碳化物

4、均匀分布获得粒状珠光体组织二、热处理特点－最终热处理淬火+回火；组织：回火马氏体+K淬火温度：在Ac1～Acm，即在碳化物与奥氏体共存区原因：①碳化物的存在，可以阻止奥氏体长大，细化组织，提高韧性；②这些碳化物的存在可以提高的耐磨性；③可以用温度高低，改变奥氏体中C含量，从而改变淬透性选择依据：在消除有害应力的前提下，尽量保持钢的高硬度，以保持高耐磨性回火温度：低温回火三、工具钢基本性能及检测方法强度塑性静弯或扭转试验→弯曲强度、挠度和扭转强度、扭转角；韧度硬度热稳定性一般采用无缺口冲击试样一般硬度60HRC以上，K

5、可适当↑硬度2~3HRC对高速钢，通常就是红硬性淬透性断口法→碳素工具钢和低合金工具钢；端淬法→合金工具钢，以端淬曲线上60HRC处距水冷端距离表示。淬透性作用强弱顺序：Si、Mn、Mo、Cr、NiMe↑淬透性,只有溶入A中，才起作用；Me作用随钢中含碳量而变化，如Si。工具钢淬透性随热处理条件而变化,如V注意点Si对不同含C量钢的淬透性影响V在不同淬火温度时对淬透性的影响§8.2刃具用钢一、刃具的工作条件和对刃具钢的基本性能要求①、高切断抗力，防止折断、崩刃和变形②、高的耐磨性，防止人口过早和过量磨损破坏③、高硬度

6、，使其具有高耐磨性④、高的弯曲强度和足够的韧性⑤、高的热稳定性：防止高温工作下软化导致耐磨性下降工具钢热稳定性的衡量：用加热时能保持一定硬度的最高温度来表示。对高速钢用红硬性：正常淬火回火的高速钢加热到600、625、650℃，重复4次，每次1h，保持HRC60的温度定义为～二、碳素工具钢含C量：0.65～1.35%，足够高的硬度和较好的耐磨性。优点：易于锻造及切屑加工、价格便宜。缺点：淬透性差、回火抗力差典型钢号与应用：T7~T13做低速切削的刃具和简单的冷冲模。淬透性低，断面尺寸小于15mm的工具。T7有较好塑韧

7、性，宜做受冲击的刃具，如凿子等；T8易过热，制造形状简单的木工工具等；T10、T12耐磨性较好，强度高，但韧度低，制造不受冲击或冲击较小形状简单的工具，如车刀、铣刀等最终热处理：淬火+低温回火淬火加热温度：760～800℃，防止过热淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火.回火温度：180～210℃（常用）；200～250℃（螺纹工具，如板牙）锻造：锻造性好。锻造过程中注意表面脱碳，故时间尽量短；锻压比要大于4球化退火：退火温度730～800℃碳素工具钢的热加工与热处理三、低合金工具钢是在T10或T12的基础上合金化

8、得到的钢种常用合金元素：在低合金工具钢中，常加入的合金元素为：Cr、Si、Mn、W、V。为防止碳化物分布的不均匀性，总量一般不大于4%。合金元素的作用：耐磨性和回火稳性↑（碳化物形成元素）淬透性↑（提高淬透性的元素，如Cr、Mn、Si）防止变形开裂合金元素具体作用Cr:1%左右，（大于1%且C含量大于1%，引起K分布的不均匀性）作用：①提高过冷