冷作模具材料及其强化技术.ppt

《冷作模具材料及其强化技术.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、冷作模具高原2011.7模具材料的性能水平、材质优劣、使用合理与否等因素，对于模具的制造精度、合格品率、工作时的承载能力、寿命及成本，均有密切的关系。一、冷作模具材料因此在设计和制造模具过程中，对于选材方面应综合考虑模具的种类、制件批量、制件材料和制件复杂程度等因素。而对于模具材料本身，则要考虑它的力学性能、耐磨性、耐热性、耐蚀性、热变形、淬透性、机械加工性、价格和供货情况。目前任何一种好材料、新材料都难以满足所有的性能要求，所以只能根据实际的使用条件，在满足主要性能情况下来选择模具材料。模具材料一般选用碳素工具钢、合金工具钢、合金结构钢、硬质合金、铸铁、有色金属等。通常把模

2、具钢分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。冷作模具钢的应用。冷作模具钢用于制造冷冲压模(冲裁模、弯曲模、拉伸模、成型模、压型模、)、冷镦模、冷挤压模、冷剪切刀、冷滚压模(搓丝板、滚丝模、滚齿纹模、成形滚牙模)、拉拔模(钢管、圆钢冷拔模)。冷作模具使用温度较低，一般不超过300℃，对模具材料的高温性能没有特殊的要求，但要求在常温下具有高硬度、高强度、高耐磨性、高抗疲劳性、足够的韧性、高淬透性和热处理不变形(或小变形)及淬火、回火时不易开裂等性能。可用的冷作模具钢品种上百种，按照钢中碳的含量及合金元素含量，并结合使用性能，分为高碳工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速钢、钢结合金、硬

3、质合金等。冷作模具常用钢的型号、主要特性、工作硬度及用途如表1所示。在机械制造业中，冷冲模具是一种十分重要的成型工具。冷冲模具的工作条件极其恶劣．除经受很大的拉、压应力和弯曲载荷外。还受周期性的冲击力，并伴有较大的机械磨损。冷冲模具的基本失效方式为折断、崩刃软塌以及刃部磨损。因此，相应对冷冲模具钢的性能要求为：在具有足够韧性的条件下，必须有高的强度硬度和耐磨性。国内外常用的冷冲模具材料有CrWMn、Cr12MoV、W18Cr4V以及W6Mo5Cr4V2等。新近发展的高强韧冷冲模具钢有基体钢65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)、012AL(50CrMo3SiMnVAI)CG-

4、2(60Cr4Mo3Ni2WV)和6W6Mo5Cr4V等。近年来，将弹簧钢用作冷冲模具钢也是一个重要的发展方向．如弹簧钢60Si2Mn代Cr12钢已成功地运用于制造小型冷冲模。提高冷冲模的使用寿命，除研制新材料外，开发新的热处理工艺，提高模具材料的强韧性是十分重要的。对冷冲模具的刃部进行表面热处理．在保持较高的强韧性条件下，提高工作部位的耐磨性是热处理的重要发展趋势。二、冷冲模具钢的性能、影响因素和使用寿命1.性能特点冷冲模具钢的硬度高，淬火回火后的硬度一般为HRC58~60，这是保证冷冲模不变形软塌和保持一定耐磨性的基本条件。冷冲模具钢应具有高的抗压屈服强度和抗压强度，以

5、保证冲模不致因软塌、折断而失效。对于同一种冷冲模具钢，抗压屈服强度与硬度成正比关系。冷冲模具钢还需具有一定的抗弯强度，承受冲模使用过程中所受的弯曲载荷。冲模钢与其他冷非模具钢的韧性相比，由于使用中受冲击力较大，尤其要求具有较高的韧性。冷冲模具钢的韧性一般由冲击韧性ak值表征。最近已将断裂韧性Klc作为冷冲模具钢的韧性指标。由于冷冲模的实际使用工况都承受载荷变化率很大的动载，作用模体内的应力强度因子变化率K可达105~106MPam1/2／s。因此，常规机械性能的评定已不能完全反映这类模具的使用性能，而进一步需要动态加载下断裂韧性Kld来评定，亦即冷冲模具钢需具有高的动态断裂韧

6、性KId值。2.影响性能的因素对于一定化学成分的冷冲模具钢，其性能取决于热处理后钢的组织结构状态。1)碳化物相碳化物相对冲模钢的强度硬度、塑性韧性以及耐磨性均有显著的影响。增加碳化物质点数目可明显提高钢的耐磨性。细小弥散，均匀分布的碳化物可提高钢的强度硬度。V、Nb、Ti等强碳化物形成元素的碳化物可细化晶粒，增加钢的强韧性。但粗大或呈带状、网状分布的碳化物会显著降低钢的韧性。2)残余奥氏体淬火后存在的残余奥氏体有利于减小钢的淬火变形，因此对改善热处理工艺性能有利。但热处理后，钢中的残余奥氏体在不同的条件下，对其性能有着各种不同的影响。当残余奥氏体不超过20%时，对钢的硬度影响

7、不明显，但对抗压屈服强度不利。近几年的研究工作证明，在板条马氏体束之间存在一薄层残余奥氏体，可对裂纹扩展起阻碍作用，从而提高钢的断裂韧性。3)钢中马氏体形态和大小当钢中的马氏体以细小板条状为主时，钢的强韧性较好，若钢中的马氏体以粗大片状为主时，则钢的塑韧性较差。借助改变热处理工艺参数，以尽可能获得较多的板条状马氏体。3．冷冲模具钢的使用寿命影响冲模寿命的因素很多，如设计不合理、加工不当等，但冲模热处理后的性能则是影响冲模寿命的主要因素。冲模的使用寿命是指冲模失效至不可修复而报废时所加工的产品件数。所以，