模具钢介绍及选材.ppt
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常用模具钢介绍及选材市场部汪晶目目录录11选材的原则选材的原则22冷作模具材料及性能要求冷作模具材料及性能要求33选材的实例选材的实例44塑料模具钢材料性能及选用塑料模具钢材料性能及选用55国外常用优质模具钢简介国外常用优质模具钢简介66错误选材实例与热处理宜与忌错误选材实例与热处理宜与忌满足模具的使用性能要求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,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。
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。
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、变形小的高合金材料;或结构复杂、尺寸较大的模具,宜采用淬透性好、变形小的高合金材料;或制成镶拼结构。
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。
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。
考虑模具材料的工艺性能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,较小的氧化脱碳和淬火优良的锻造性能与切削加工性能,较好的淬透性,较小的氧化脱碳和淬火变形、开裂倾向。
变形、开裂倾向。
经济性经济性11选材的原则选材的原则11、分类:
分类:
碳素工具钢、油淬冷作模具钢、空淬碳素工具钢、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高速钢、高耐磨高强韧冷作模具钢以及其他冷作模具钢。
具钢。
22、受力情况:
受力情况:
拉伸、压缩、弯曲、冲击、摩擦拉伸、压缩、弯曲、冲击、摩擦等。
等。
33、失效形式:
失效形式:
断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、软化等。
软化等。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求44、性能要求:
性能要求:
抗变形、抗磨损、抗断裂、耐疲劳、抗变形、抗磨损、抗断裂、耐疲劳、抗软化及抗粘合,具体如下:
抗软化及抗粘合,具体如下:
硬度和耐磨性硬度和耐磨性硬度和耐磨性是冷作模具材料的最基本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能之一,模具的硬度应高出工件硬度30305050,一般,一般为为585864HRC64HRC,以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、不,以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、不变形、抗粘合。
变形、抗粘合。
强度和韧性强度和韧性模具材料应具有足够的强度和韧性,以防止模具材料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。
模具在冲击负荷下发生脆性断裂。
热硬性热硬性以保证模具在高速冲压或重负荷冲压工序中不因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。
温度升高而软化。
抗疲劳性能抗疲劳性能防止模具在交变载荷作用下发生疲劳破坏。
防止模具在交变载荷作用下发生疲劳破坏。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求5、工艺性能:
、工艺性能:
可切削加工性可切削加工性应具有较好的可切削加工性能;应具有较好的可切削加工性能;球化退火改球化退火改善冷作模具材料的可切削加工性能;善冷作模具材料的可切削加工性能;选用含选用含S、Ca等元素的等元素的易切削模具材料。
易切削模具材料。
可锻性可锻性锻造可以改善材料的内部组织,提高其强度和韧性。
锻造可以改善材料的内部组织,提高其强度和韧性。
淬透性与淬硬性淬透性与淬硬性应具有良好的淬透性与淬硬性,以保证冷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而均匀的硬度(584HRC),并获得较深的淬硬层。
,并获得较深的淬硬层。
淬火变形小淬火变形小对淬火温度及模具的尖角等因素不敏感,淬火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。
的开裂倾向小。
6、冷作模具常用钢材、冷作模具常用钢材碳素工具钢碳素工具钢优点:
优点:
便宜、易于锻造成形,切削加工性能也比较好。
便宜、易于锻造成形,切削加工性能也比较好。
缺点:
缺点:
淬透性差,变形开裂倾向大,耐磨性和热强性淬透性差,变形开裂倾向大,耐磨性和热强性较低。
较低。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢碳素工具钢22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢常用碳素工具钢的牌号常用碳素工具钢的牌号T7A、T8A、T10A、T12A等等力学性能力学性能:
含碳量的影响钢的硬度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。
度越高,耐磨性越好。
淬火温度的影响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的承载能力,但过高的淬火温度又会使强韧性下降。
回火温度的影响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,在碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降,在150300C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。
此应根据不同钢号选择最佳回火温度。
工艺性能:
工艺性能:
锻造性能锻造性能碳素工具钢的热变形抗力低,锻造温度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。
范围宽,锻造工艺性好。
退火和正火退火和正火经锻造后的碳素工具钢模具毛坯需进行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,为切削加工和淬火退火处理,使其具有良好的工艺性能,为切削加工和淬火做好组织准备。
做好组织准备。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢碳素工具钢22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢碳素工具钢表表2碳素工具钢的淬火、回火工艺碳素工具钢的淬火、回火工艺油淬冷作模具钢:
油淬冷作模具钢:
在碳素工具钢的基础上加入适量的在碳素工具钢的基础上加入适量的Cr、Mo、W、V、Si、Mn等合金元素。
等合金元素。
目的:
目的:
以提高钢的淬透性、力学性能和回火稳定性。
以提高钢的淬透性、力学性能和回火稳定性。
特点:
特点:
具有高的硬度、中等的淬透性,其中具有高的硬度、中等的淬透性,其中CrWMn钢的淬透性钢的淬透性优于优于9Mn2V等钢,而等钢,而9Mn2V钢能在较低的温度下淬硬,其淬火变形会稍钢能在较低的温度下淬硬,其淬火变形会稍小一些。
小一些。
常用的油淬冷作模具钢:
常用的油淬冷作模具钢:
CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、MnCrWV钢等。
钢等。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/油淬冷作模具钢油淬冷作模具钢1.CrWMn钢钢力学性能:
力学性能:
具有较高的硬度和耐磨性、较好的韧性并能减小过热敏感性、具有较高的硬度和耐磨性、较好的韧性并能减小过热敏感性、淬火变形较小。
淬火变形较小。
工艺性能:
工艺性能:
锻造工艺锻造工艺始锻温度始锻温度11001100一一11401140,终锻温度,终锻温度800800850850。
锻后要空。
锻后要空冷到冷到650650700700再转入热灰中缓冷。
再转入热灰中缓冷。
退火工艺退火工艺CrWMnCrWMn钢锻后均需等温球化退火,退火加热温度钢锻后均需等温球化退火,退火加热温度790790830830,等温温度,等温温度700700720720,退火后的组织比较均匀,退火硬度约为,退火后的组织比较均匀,退火硬度约为255255207HBS207HBS。
淬火工艺淬火工艺淬火加热温度淬火加热温度820820840840,油淬硬度为,油淬硬度为636365HRC65HRC,直径拳,直径拳404050mm50mm的钢件油中可以淬透。
的钢件油中可以淬透。
CrWMnCrWMn钢经钢经860860加热、加热、280280等温淬火后,等温淬火后,强韧性明显提高。
强韧性明显提高。
回火工艺回火工艺回火温度回火温度200200,回火硬度,回火硬度606062HRC62HRC。
应用范围应用范围:
轻载冲裁模具、轻载拉深模具和弯曲翻边模具。
轻载冲裁模具、轻载拉深模具和弯曲翻边模具。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材模具钢的选材2.9Mn2V钢钢特点:
特点:
9Mn2V钢是利用我国丰富的锰、钒资源研制出来的不含铬的钢是利用我国丰富的锰、钒资源研制出来的不含铬的冷作模具钢;冷作模具钢;锰的质量分数高达锰的质量分数高达1.70一一2.00;钢的淬透性好。
;钢的淬透性好。
力学性能:
力学性能:
9Mn2V钢的碳化物量比钢的碳化物量比CrWMn钢少,颗粒较大,耐磨钢少,颗粒较大,耐磨性不及性不及CrWMn钢,但仍比钢,但仍比T10钢的耐磨性高钢的耐磨性高67倍。
锰使钢的倍。
锰使钢的Ms点下点下降,淬火后残留奥氏体较多,尤甚于降,淬火后残留奥氏体较多,尤甚于CrWMn钢,因此淬火变形比钢,因此淬火变形比CrWMn钢还小,但其尺寸稳定性不及钢还小,但其尺寸稳定性不及CrWMn钢。
钢。
9Mn2V钢的淬透性钢的淬透性接近接近9SiCr钢,低于钢,低于CrWMn钢;钢;缺点缺点:
回火稳定性较差,几乎与碳素工具钢相近。
回火稳定性较差,几乎与碳素工具钢相近。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材模具钢的选材9Mn2V钢工艺性能:
钢工艺性能:
锻造锻造工艺工艺始锻温度始锻温度11301160,终锻温度,终锻温度800,空,空冷到冷到650700,再,再缓冷缓冷。
退火退火工艺工艺加热温度加热温度750770,保温,保温35h,等温温度,等温温度680700,保温,保温46h。
淬火淬火工艺工艺淬火温度淬火温度780820,油冷,硬度,油冷,硬度62HRC以上以上,热,热处理处理变形较小变形较小。
回火回火工艺工艺回火温度回火温度150200,空冷,硬度,空冷,硬度6062HRC,回火回火温度在温度在200300,有,有回火脆性及显著的体积膨胀,应设法回火脆性及显著的体积膨胀,应设法预防。
预防。
应用:
应用:
适于制造一般要求的尺寸较小的冷冲模、冷压模、雕刻适于制造一般要求的尺寸较小的冷冲模、冷压模、雕刻模、落料模等。
模、落料模等。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材模具钢的选材3.9SiCr钢钢9SiCr钢是一种专用刃具钢,也可用来制造机床钢是一种专用刃具钢,也可用来制造机床附件和冷作模具,如打印模、滚齿模、搓丝板、冷冲附件和冷作模具,如打印模、滚齿模、搓丝板、冷冲模等,目前正逐步应用到载荷较大的模具,部分取代模等,目前正逐步应用到载荷较大的模具,部分取代Crl2钢。
钢。
22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材模具钢的选材22、冷作模具材料及性能要求、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材模具钢的选材9SiCr钢力学性能:
钢力学性能:
在室温至在室温至900的力学性能见下表。
的力学性能见下表。
9SiCr钢工艺性能:
钢工艺性能:
锻造工艺锻造工艺始锻温度始锻温度10501100,终锻温度,终锻温度850800,锻,锻后缓冷;后缓冷;退火工艺退火工艺加热温度加热温度780810,保温,保温24h;等温温度;等温温度680720,保温,保温46h;淬火工艺淬火工艺淬火温度淬火温度860880,油冷,
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