第二章 冷作模具材料ppt课件.ppt

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1、马红萍模具材料与失效分析专业课第一章冷作模具用钢及热处理冷作模具材料的正常失效形式主要是磨损、脆断、弯曲、咬合、塌陷、啃伤、软化等。要求冷作模具钢应在相应的热处理后，具有高的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、不咬合等能力。第一节选材原则一、满足模具的使用性能要求1）承受大负荷的重载模具，应选用高强度材料；承受强烈摩擦和磨损的模具，应选用硬度高、耐磨性好的材料；承受冲击负荷大的模具，应选用韧性高的材料。2）形状复杂、尺寸精度要求高的模具，应选用微变形材料。3）结构复杂、尺寸较大的模具，宜采用淬透性好、

2、变形小的高合金材料；或制成镶拼结构。4）对于小批量生产或新产品试制，可选用一般材料如碳素钢；当生产批量大或自动化程度高时，宜选用高合金钢或钢结硬质合金等材料。二．考虑模具材料的工艺性能优良的锻造性能与切削加工性能，较好的淬透性，较小的氧化碳和淬火变形、开裂倾向。三、经济性第二节冷作模具材料与性能要求1.冷作模具材料的工作条件1.冲裁模2.拉深模3.挤压模4.冷镦模2.分类碳素工具钢、油淬冷作模具钢、空淬冷作模具钢、高碳高铬冷作模具钢、基体钢和低碳高速钢、高耐磨高强韧冷作模具钢以及其他冷作模具钢。第二节

3、冷作模具材料与性能要求3.受力情况拉伸、压缩、弯曲、冲击、摩擦等。4.失效形式断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、软化等。5.性能要求1.使用性能要求（1）耐磨性（2）韧性（3）强度（4）抗疲劳性（5）抗咬合性2.工艺性能要求（1）可锻性（2）可切削性（3）可磨削性（4）热处理工艺性第二节冷作模具材料与性能要求(1)硬度和耐磨性硬度和耐磨性是冷作模具材料的最基本性能之一，模具的硬度应高出工件硬度30％～50％，一般为58～64HRC，以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、不变形、抗粘合。(2)强度和韧性模具材料

4、应具有足够的强度和韧性，以防止模具在冲击负荷下发生脆性断裂。(3)热硬性以保证模具在高速冲压或重负荷冲压工序中不因温度升高而软化。(4)抗疲劳性能防止模具在交变载荷作用下发生疲劳破坏。工艺性能(1)可切削加工性应具有较好的可切削加工性能；球化退火改善冷作模具材料的可切削加工性能；选用含S、Ca等元素的易切削模具材料。(2)可锻性锻造可以改善材料的内部组织，提高其强度和韧性。(3)淬透性与淬硬性应具有良好的淬透性与淬硬性，以保证冷作模具能在较缓和的冷却介质中淬火硬化；淬火后易获得高而均匀的硬度(58～6

5、4HRC)，并获得较深的淬硬层。(4)淬火变形小对淬火温度及模具的尖角等因素不敏感，淬火的开裂倾向小。6.常用钢材第三节碳素工具钢优点：便宜、易于锻造成形，切削加工性能也比较好。缺点：淬透性差，变形开裂倾向大，耐磨性和热强性较低。一、一、常用碳素工具钢的牌号T7A、T8A、T10A、T12A等。二、力学性能(1)含碳量的影响钢的硬度主要由含碳量和组织决定，含碳量越高，则硬度越高，耐磨性越好。(2)淬火温度的影响适当提高淬火温度可增加硬化层厚度，从而提高模具的承载能力，但过高的淬火温度又会使强韧性下降。

6、(3)回火温度的影响碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，在150～300°C回火后，抗弯强度及冲击韧度随回火温度的升高而明显增高，因此应根据不同钢号选择最佳回火温度。力学性能如图所示，碳素工具钢随回火温度升高而硬度降低，但下降趋势与碳含量有关，碳含量越高，钢中析出的碳化物颗粒越多，阻止了硬度的下降，因而碳含量高的钢回火时硬度降低程度比碳含量低的钢小。T10钢的硬度、残余奥氏体量与回火温度的关系(780℃淬火、水冷、回火保温1h)T10钢的淬火温度对强韧性的影响T10钢的淬火温度对淬透性的影响提高淬

7、火温度，淬火马氏体变粗，钢的强韧性下降，如图6-2所示。但适当提高淬火温度，可提高碳素工具钢的淬透性，增加硬化层深度，提高模具的承载能力，如图所示。所以，对于容易淬透的小型模具，可采用较低的淬火温(760～780℃);对于大、中型模具，应适当提高淬火温(800～850℃)或采用高温快速加热工艺。碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，在低温区(150～200℃)回火，硬度下降不多，当回火温度超过200℃时，硬度才明显下降。碳素工具钢的力学性能与回火温度的关系，当回火温度为220～250℃时抗弯强度达到

8、极大值，可是碳素工具钢在200～250℃回火时，会产生回火脆性，导致韧性下降，因此韧性要求较高的碳素工具钢应避免在此温度回火。而承受弯曲及抗压载荷的碳素工具钢仍可采用220～280℃回火，以获得高抗弯强度，提高模具的使用寿命。T12钢的力学性能与回火温度的关系(淬火温度:780℃)三、工艺性能(1)锻造性能碳素工具钢的热变形抗力低，锻造温度范围宽，锻造工艺性好。(2)退火和正火经锻造后的碳素工具钢模具毛坯需进行退火处理，使其具有良好的工艺性能，为切削加工