模具寿命与材料第三节 热作模具材料.doc

《模具寿命与材料第三节 热作模具材料.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、•第三节热作模具材料•1、热处理:是指将金属材料(钢)在固态下加热、保温和冷却,以改变钢的组织结构,获得所需要性能的一种工艺.•2、热处理特点:热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。•3、热处理适用范围:只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。2.热处理的主要目的:改变钢的性能。一、热作模具工作条件、失效形式及性能要求1、热作模具分类☆热作模具：用于热变形加工和压力铸造的模具。☆分类：根据工作条件，分为热锻模、热挤压模、压铸模和热冲裁模等。热作模具在工作中既有力的作用又有温度

2、的作用，模具的工作条件差、失效形式复杂，性能要求高.2、热锻模--包括锤锻模、压力机锻模、热镦模和高速锻模等。其中锤锻模最有代表性。1）工作条件及主要失效形式工作时受很大的压应力和冲击载荷的作用，冲击频率很高；模具型腔表面和炽热金属接触，使模具升温到300-400℃，局部温度达到500-600℃；工作时，锻完一个零件后，用水或油冷却模具，产生急冷急热作用；坯料对模具型腔有强烈的摩擦作用。☆锤锻模的主要失效形式：氧化；磨损；断裂；产生热疲劳裂纹，形成龟裂；塑性变形造成型腔面塌陷。2）主要性能要求：(1)较高强度和良好的韧性；(2)良好的耐磨性和耐冷热疲劳性；(3)

3、模具尺寸较大时，应具有高的淬透性3、热挤压模1）工作条件及主要失效形式：■受力复杂：承受压应力和弯曲应力，脱模时有拉应力；有冲击载荷作用；■模具温升较高，承受急冷急热的热疲劳作用。模具与炽热金属接触时间较长，温度比锤锻模温度更高，尤其是挤压钢件和难熔金属时，温度高达600-800℃。■主要失效形式：模腔过量塑性变形、开裂、冷热疲劳、热磨损及表面氧化腐蚀。2）主要性能要求：(1)高的热稳定性；(2)良好的冷热疲劳抗力和高耐磨性；(3)较高的高温强度和足够的韧性。4、压铸模具1）工作条件及主要失效形式：■模具温升高、有热疲劳作用：工作时与高温液态金属接触，受热时间长

4、，受热温度高(压铸有色金属时,温度达400-800℃；压铸黑色金属时,温度可达1000℃以上)，同时模具有冷却.■高的压力(20-120MPa)及金属液流的高速冲刷作用；8/8■主要失效形式：热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。低温合金的压铸，以磨损失效为主。v2）主要性能要求：v(1)较高的耐热性和良好的高温力学性能；v(2)优良的耐冷热疲劳性和高的导热性；v(3)良好的抗氧化性和耐蚀性；v(4)较高的淬透性。4、热冲切模由切边凹模和凸模组成，切边时凸模无刃口，只起传力作用，由凹模切除飞边、连皮。1）工作条件及主要失效形式：凹模刃口与毛坯有摩擦，同时有一定的冲击载荷；

5、刃口受热而温度升高。■失效的主要形式是：刃口磨损、崩刃、卷边等。2）主要性能要求：(1)高耐磨性，高硬度及热硬性；(2)具有一定的强韧性（避免崩刃）；(3)具有良好的工艺性。二、热作模具用钢根据工作温度、性能和用途常用材料见表1、锤锻模用钢主要采用中碳、多元低合金热作模具钢。传统钢种有：5CrMnMo、5CrNiMo；近年来研制的新钢种有：4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVS、3Cr2MoWVNi（一）5CrNiMo钢(1)主要性能特点及应用：■良好的综合力学性能和淬透性；（硬度40-48HRC，抗拉强度1200-1400MPa，

6、冲击韧度40-70J／cm2，第二类回火脆性不敏感）。■不足之处是工作温度稍低，锻坯中易产生白点。■适合于制造形状复杂、冲击负荷较大，要求高强度和韧性较高的中、大型锤锻模。如高度尺寸>375mm的大型锤锻模。8/8(2)热加工工艺：锻造→退火（完全退火或等温退火）→淬火和回火■淬火预热温度：600-650℃，加热温度：830-860℃、油淬；■回火温度根据模具尺寸和部位确定（500-660℃）；■锻模燕尾部分回火温度较其它部位高100℃左右，保证燕尾部分的韧性、降低燕尾开裂失效）。其韧性在所有的热作模具钢中最好。（二）5CrMnMo钢(1)主要性能特点及应用（和

7、5CrNiMo钢相比）■强度、硬度相当，但冲击韧性稍差；■淬透性、耐热疲劳性稍差；■热处理过热倾向较大；■适合制作受力较轻的中小型锤锻模。(2)热加工工艺：锻造→等温退火(加热温度850-870℃，等温温度680℃)→淬火和回火■等温退火加热温度：850-870℃，等温温度680℃。■淬火加热温度840-860℃，油淬，冷却到150-180℃左右出油立即回火；为减少变形，防止开裂，淬火时最好延时冷却，可空冷到740-780℃入油；■回火温度根据模具尺寸和部位确定（500-660℃）。锻模燕尾部分回火温度较其它部位高100℃左右，保证燕尾部分的韧性、降低燕尾开裂失

8、效）。（三）4CrMnS