模具材料及表面处理.ppt
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书名:
模具材料及表面处理ISBN:
978-7-111-07622-3作者:
吴兆祥出版社:
机械工业出版社本书配有电子课件模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件第二章第二章冷作模具材料冷作模具材料第一节第一节冷作模具对材料性能的要求冷作模具对材料性能的要求一、使用性能要求一、使用性能要求一、使用性能要求一、使用性能要求冷作模具的受载形式冷作模具的受载形式冷作模具的受载形式冷作模具的受载形式拉伸、弯曲、压缩拉伸、弯曲、压缩拉伸、弯曲、压缩拉伸、弯曲、压缩冲击、疲劳、摩擦冲击、疲劳、摩擦冲击、疲劳、摩擦冲击、疲劳、摩擦冷作模具的失效形式冷作模具的失效形式冷作模具的失效形式冷作模具的失效形式磨损、开裂磨损、开裂磨损、开裂磨损、开裂断裂、变形、咬合、断裂、变形、咬合、断裂、变形、咬合、断裂、变形、咬合、使用性能的基本要求:
使用性能的基本要求:
使用性能的基本要求:
使用性能的基本要求:
ll良好的耐磨性良好的耐磨性良好的耐磨性良好的耐磨性模具硬度应高于工件的模具硬度应高于工件的模具硬度应高于工件的模具硬度应高于工件的30%50%30%50%模具组织应为模具组织应为模具组织应为模具组织应为MM回回或或BB下下加细小碳化物加细小碳化物加细小碳化物加细小碳化物ll高强度高强度高强度高强度SS、压压压压应满足模具受载要求应满足模具受载要求应满足模具受载要求应满足模具受载要求l足够的韧性(受冲击载荷大、易受偏心弯曲的模具)足够的韧性(受冲击载荷大、易受偏心弯曲的模具)模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件ll良好的抗疲劳性:
良好的抗疲劳性:
良好的抗疲劳性:
良好的抗疲劳性:
-1-1应满足模具的要求应满足模具的要求应满足模具的要求应满足模具的要求ll良好的抗咬合性能:
取决于润滑条件和成形材料的性质良好的抗咬合性能:
取决于润滑条件和成形材料的性质良好的抗咬合性能:
取决于润滑条件和成形材料的性质良好的抗咬合性能:
取决于润滑条件和成形材料的性质二、工艺性能要求二、工艺性能要求l锻造性锻造性热锻变形抗力低、塑性好热锻变形抗力低、塑性好锻造温度范围宽锻造温度范围宽锻裂、冷裂及碳化物析出倾向小锻裂、冷裂及碳化物析出倾向小l切削加工性切削加工性切削力小、切削用量大切削力小、切削用量大刀具磨损小、加工表面光洁刀具磨损小、加工表面光洁l磨削加工性磨削加工性对砂轮质量及冷却条件不敏感对砂轮质量及冷却条件不敏感不易发生磨伤与磨裂不易发生磨伤与磨裂l热处理工艺性热处理工艺性淬透性淬透性:
获得淬硬层深度:
获得淬硬层深度回火稳定性:
模具钢受热软化的能力回火稳定性:
模具钢受热软化的能力脱碳倾向、过热敏感性脱碳倾向、过热敏感性淬火变形开裂倾向淬火变形开裂倾向模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件三、冷作模具材料的成分特点三、冷作模具材料的成分特点1、钢的含量、钢的含量对高耐磨的冷作模具:
对高耐磨的冷作模具:
0.7%2.3%C对高强韧性冷作模具:
对高强韧性冷作模具:
0.5%0.7%C2、合金化特点、合金化特点加入强碳化物形成元素和增加淬透性的元素加入强碳化物形成元素和增加淬透性的元素主要合金元素的作用:
主要合金元素的作用:
锰锰淬透性淬透性减小变形减小变形有回火脆有回火脆硅硅淬透性淬透性回火稳定性回火稳定性屈服强度屈服强度过热脱碳倾向大过热脱碳倾向大铬铬淬透性淬透性抗氧化性抗氧化性耐磨性耐磨性有回火脆性有回火脆性镍镍强度和韧性强度和韧性淬透性淬透性耐蚀性耐蚀性有回火脆有回火脆模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件钼、钨、钒:
钼、钨、钒:
属强碳化物形成元素,具有二次属强碳化物形成元素,具有二次硬化效果,对提高钢的回火稳定性、耐磨性、耐热性硬化效果,对提高钢的回火稳定性、耐磨性、耐热性都具有显著作用。
都具有显著作用。
第二节第二节冷作模具材料及热处理规范冷作模具材料及热处理规范冷作模具钢综合分类:
冷作模具钢综合分类:
低淬透性冷作模具钢低淬透性冷作模具钢低变形冷作模具钢低变形冷作模具钢高耐磨微变形冷作模具钢高耐磨微变形冷作模具钢抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢高耐磨、高韧性冷作模具钢高耐磨、高韧性冷作模具钢特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件一、低淬透性冷作模具钢一、低淬透性冷作模具钢
(一)碳素工具钢
(一)碳素工具钢1、主要性能特点、主要性能特点优点:
优点:
价格便宜,来源方便,较高的硬度,价格便宜,来源方便,较高的硬度,一定的耐磨性,易于锻造,易于软化。
一定的耐磨性,易于锻造,易于软化。
缺点:
缺点:
淬透性差,淬火易于变形、开裂淬透性差,淬火易于变形、开裂,模具寿命短。
模具寿命短。
典型钢种:
典型钢种:
T7A、T10A、T12A2、热加工工艺、热加工工艺1)锻造)锻造锻造工艺见表锻造工艺见表23。
工艺要点:
工艺要点:
终锻温度不能过高,冷却速度不宜过缓(锻后空终锻温度不能过高,冷却速度不宜过缓(锻后空冷),以避免析出二次网状渗碳体。
冷),以避免析出二次网状渗碳体。
模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件l无粗大或网状碳化物时,采用球化退火。
无粗大或网状碳化物时,采用球化退火。
l出现粗大或网状碳化物时,先正火再球化退火。
出现粗大或网状碳化物时,先正火再球化退火。
2)退火与正火)退火与正火锻后模具毛坯应经预备热处理:
锻后模具毛坯应经预备热处理:
u球化退火和正火工艺见表球化退火和正火工艺见表2-4、2-5。
3)淬火与回火)淬火与回火碳素工具钢淬火和回火工艺规范见表碳素工具钢淬火和回火工艺规范见表2-6,但对于具体模具应进行选择。
,但对于具体模具应进行选择。
n淬火温度的选择淬火温度的选择考虑的因素见图考虑的因素见图2-1、2-2。
图图2-1淬火温度对淬火温度对T10A钢强韧性的影响图图2-2淬火温度对淬火温度对T8钢钢淬硬层深度的影响淬硬层深度的影响模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件综合分析如下综合分析如下:
提高淬火温度,钢的强韧性下降,变形、开裂提高淬火温度,钢的强韧性下降,变形、开裂的倾向增大。
但提高淬火温度,可提高淬透性,增的倾向增大。
但提高淬火温度,可提高淬透性,增加硬化层深度,提高模具的承载能力。
加硬化层深度,提高模具的承载能力。
据此,碳素工具钢制模具的淬火温度选择原则是:
据此,碳素工具钢制模具的淬火温度选择原则是:
l对于小型模具,可采用较低淬火温度对于小型模具,可采用较低淬火温度(760780)。
)。
l对于较大型模具,适当提高淬火温度对于较大型模具,适当提高淬火温度(800850)。
)。
l对于形状复杂的模具,应采用较低淬火温度。
对于形状复杂的模具,应采用较低淬火温度。
n淬火冷却方式的选择淬火冷却方式的选择冷却方式冷却方式水溶液、油冷水溶液、油冷水溶液水溶液油、水溶液油、水溶液硝盐硝盐分级淬火、等温淬火分级淬火、等温淬火具体冷却方法及适用范围见表具体冷却方法及适用范围见表2-7。
模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件n回火温度选择回火温度选择淬火后应及时回火,回火温度根据性能要淬火后应及时回火,回火温度根据性能要求而定。
图求而定。
图2-3所示为碳素工具钢的力学性能所示为碳素工具钢的力学性能与回火温度的关系。
与回火温度的关系。
图图2-3综合分析,回火温度确定如下:
综合分析,回火温度确定如下:
l硬度要求较高时,宜采用硬度要求较高时,宜采用150200回火。
回火。
l抗弯强度要求较高时,宜采用抗弯强度要求较高时,宜采用220280回火回火n回火时间回火时间12小时小时n回火冷却回火冷却油冷或硝盐浴油冷或硝盐浴3、应用范围、应用范围碳素工具钢只适宜制作尺寸较小、形碳素工具钢只适宜制作尺寸较小、形状简单受载轻、生产批量不大的模具。
状简单受载轻、生产批量不大的模具。
如:
如:
T7-轻载小型冷作模,轻载小型冷作模,T8-拉深模,拉深模,T10-冷冷镦模,镦模,T12-拉丝、切边模拉丝、切边模模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件
(二)
(二)GCr15钢钢1、主要性能特点、主要性能特点GCr15钢是专用轴承钢,冶金质量较高,与碳工钢相比:
钢是专用轴承钢,冶金质量较高,与碳工钢相比:
l硬度高,耐磨性好硬度高,耐磨性好l接触疲劳强度高接触疲劳强度高l淬透性高,淬、回火变形开裂倾向小淬透性高,淬、回火变形开裂倾向小l回火稳定性高,有较高的强韧性回火稳定性高,有较高的强韧性l使用寿命大幅提高使用寿命大幅提高2、热加工工艺、热加工工艺GCr15钢的锻造性能较好,工艺规程一般是:
钢的锻造性能较好,工艺规程一般是:
加热温度:
加热温度:
10501100始锻温度:
始锻温度:
10201080终锻温度:
终锻温度:
850,锻后缓冷。
,锻后缓冷。
l锻造工艺不当,碳化物将出现不良分布。
锻造工艺不当,碳化物将出现不良分布。
1)锻造锻造模具材料及表面处理高职高专pptppt课件课件2)球化退火与正火球化退火与正火锻后采用等温球化退火:
锻后采用等温球化退火:
加热温度:
加热温度:
770790,保温,保温24h。
等温温度:
等温温度:
690720,等温,等温46h。
退火后硬度:
退火后硬度:
217255HBW。
l锻后若出现网状、条状碳化物,在退火前必须正火。
锻后若出现网状、条状碳化物,在退火前必须正火。
正火工艺:
正火工艺:
加热温度加热温度930950。
冷却方式冷却方式小型模块,空冷;较大模块,鼓小型模块,空冷;较大模块,鼓风或喷雾;大型模块,热油中冷却。
风或喷雾;大型模块,热油中冷却。
3)淬火与回火)淬火与回火淬火加热温度:
淬火加热温度:
830860,油冷。
,油冷。
l尺寸较大或分级淬火的模具,宜选尺寸较大或分级淬火的模具,宜选840860。
l尺寸较小模具,宜选尺寸较小模具,宜选830850。
l箱式炉加热应比盐浴炉加热温度高。
箱式炉加热应比盐浴炉加热温度高。
3、应用、应用适于制作精度要求较高的小尺寸落料模、冷挤压模、适于制作精度要求较高的小尺寸落料模、冷挤压模、搓丝板和成型模。
搓丝板和成型模。
二、低变形冷作模具钢二、低变形冷作模具钢成分特点:
成分特点:
碳工钢碳工钢+少量少量Gr、Mn、Si、W、V典型钢种:
典型钢种:
CrWMn、9Mn2V、MnCrWV
(一)
(一)CrWMn1、主要性能特点、主要性能特点l淬透性良好(淬透性良好(4050模具油中可淬透)模具油中可淬透)l耐磨性良好(耐磨性良好(W碳化物作用)碳化物作用)l淬火变形小淬火变形小l易形成网状碳化物,锻造不良,韧性差易形成网状碳化物,锻造不良,韧性差2、热加工工艺、热加工工艺1)锻造)锻造加热:
加热:
11001150,始锻:
,始锻:
10501100终锻:
终锻:
800850,锻后空冷至,锻后空冷至650后缓冷后缓冷2)退火与正火退火与正火退火工艺:
退火工艺:
加热加热790830,等温,等温700720,保温,保温12h,炉冷至,炉冷至550出炉。
出炉。
锻造不良,出现网状碳化物或粗大晶粒时,需正火。
锻造不良,出现网状碳化物或粗大晶粒时,需正火。
正火工艺:
正火工艺:
930950保温后空冷保温后空冷3)淬、回火淬、回火图图26、27为为CrWMn钢的力学性能与淬火温度的关钢的力学性能与淬火温度的关系:
系:
综合两图分析:
综合两图分析:
普通淬火温度普通淬火温度820840油冷适宜,油冷适宜,硬度可达硬度可达6365HRC。
图图28为为CrWMn钢普通淬火与等温淬火的力学性能比钢普通淬火与等温淬火的力学性能比较。
较。
由图可见:
由图可见:
要求高韧性的模具,采要求高韧性的模具,采用等温淬火合适。
用等温淬火合适。
图图28图图29、210、211为为CrWMn钢回火温度与力学性能的关系。
钢回火温度与力学性能的关系。
由图可见由图可见CrWMn钢回火温度钢回火温度160200合适合适图图29图图210图图2113、应用范围、应用范围主要用于制造要求变形小、形状复杂的轻载冲主要用于制造要求变形小、形状复杂的轻载冲裁模
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