1.模具寿命定义：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工合格产品的件数称为模具的使用寿命，简称模具寿命。
2.失效定义：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时叫模具失效。
3.模具寿命与成本的关系：产品成本随着模具寿命的增加而下降，提高模具寿命可降低成本。考虑两个因素：应根据批量选择不同的模具材料和制造工艺。
4.磨损失效：由于相对运动产生磨损，使模具尺寸或表面状态发生改变，使之不能继续服役的现象，叫磨损失效。
5.磨粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。
6.粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。
7.脆性断裂：断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂，分为一次性断裂和疲劳断裂。
8.多种失效形式的交互作用：（1）磨损对断裂及塑性变形的促进作用,。磨损沟痕可成为裂纹的发源地，当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成断裂。模具局部磨损后，会带来承载能力的下降和偏载，造成另一部分承受过大应力而产生塑变。（2）塑性变形对磨损和断裂的促进作用。局部塑变会改变模具零件正常的配合关系，模具间隙变小引起不均匀磨损，会加快磨损速度进而促进磨损失效。另一方面，塑变后间隙不均匀，承载面变小，会带来附加偏心载荷，造成局部应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。
9.圆角半径的影响及措施：模具零件的两个面相交处常用圆角过渡，工作部位的圆角半径对成形件质量和模具寿命影响很大。（1）凸的圆角半径对成形工艺影响大。过小的凸圆角半径在板料拉深中增加成形力，在模锻中易造成锻件折叠缺陷。（2）凹的圆角半径对模具寿命影响大。小的凹圆角半径会使局部受力恶化，在圆角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹导致断裂。【措施】增大圆角半径，使模具受力均匀，不易产生裂纹。
10.成形件材质与模具寿命的关系：成形件的材质有金属和非金属、固体和液体之分。（1）非金属材料和液体材料由于强度低，所需成形力小，模具受力小，模具
寿命高。金属件成形模具比非金属件成形模具的寿命低。（2）固态金属件的强度越高，所需的变形力就越大，模具承受的力也越大，模具寿命低。（3）铝、铜等有色金属件的成形模具比黑色金属件的寿命高。（4）工件与模具的亲和力越大，在成形时越容易发生粘着磨损，模具寿命越低。（5）模具的表面越平整、均匀，则模具磨损越小，寿命越高。
11.服役温度对模具寿命的影响：温度越高，模具材料强度下降得越厉害，温度冲击和热应力越大，易产生塑性变形，模具寿命越低。
12.裂纹临界应力强度因子K：表征材料抗裂纹扩展的能力。
13.下料后应先锻造（改善金属塑性，消除铸造缺陷），然后再成形和热处理。
14.模具热处理的缺陷：（1）“氧化”使模具表面形成氧化皮，影响冷却的均匀性。“脱碳”会造成淬火后硬度不足，出现软点。【措施】盐浴炉加热，箱式保护加热。（2）由于加热温度过高或高温时间过长，引起晶粒粗大的现象，称为“过热”。如果加热温度远远超过了正常加热温度，在晶界出现熔化和氧化的现象称为“过烧”。模具过热会使力学性能变差，热处理易变形开裂，降低模具寿命。模具过热可通过退火和重新淬火的方法来补救，但模具过烧只能报废。
15.现场维护：模具安装在设备上，在工作之前、工作之后和工作间隙停顿时的维护。
16.现场维护的方式：（1）预热（2）工作间隙时的保温（3）停工时的缓冷
17.非现场维护：模具从设备上拆下来的维修。原因：避免早期失效。
18.非现场维修的方式：（1）去应力退火（2）超前修模
19.冷作模具主要分为：冲裁模、拉拔及压型模、冷镦和冷挤模
20.冲裁模特点：（1）工作条件：主要承受冲击力、剪切力。（2）失效形式：磨损、崩刃。（3）性能要求：高的硬度、高的耐磨性，一定的韧性，较高的抗弯强度和高的断裂应力。
21.拉拔模及成形模特点：（1）工作条件：工作时物料受拉应力延伸变形。（2）失效形式：模具因严重磨损而失效，因表面产生沟槽而报废，还产生咬合、擦伤、变形等失效。（3）性能要求：对拉拔模，要求很高耐磨性，高的硬度，好的抗咬合性。对成型模除要求以上拉拔模这些性能外，还要求一定强韧性。
22.冷镦模特点：（1）工作条件：工作时，物料受强烈镦击。在室温状态下，塑变抗力大。冷镦多在高速冷镦机上进行，工作条件繁重，工作环境恶劣，冲头受巨大冲压力和摩擦力，凹模承受冲胀力及摩擦力，产生剧烈的摩擦。（2）失效形式：模具被镦粗，局部变形及破裂。（3）性能要求：要求足够的硬度，凸模要求60—62HRC，凹模要求58-60HRC,并要求模具型面有适当的硬化深度和硬化分布，心部有足够的强度和韧性。
23.冷挤模特点：使金属在强大的均匀的近于静挤压力作用下产生塑性流动而成型产品的模具。（1）工作条件：在工作时，物料承受强烈的三向压应力作用，金属发生剧烈的流动，变形位移大。模具承受强大的挤压力，同时还有很大的摩擦力产生。（2）失效形式：冷挤模主要会产生变形、磨损、冲头折断（因偏心弯曲）等失效。（3）性能要求：要求模具有高的强度和硬度，并有一定的韧性，以防冲击折断。凸模要求60—64HRC，凹模要求58-62HRC。当韧性要求较高时硬度可降为54-58HRC.由于工作时产生较大的温升，所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性。
24.【冷作模具钢的选材】（1）按模具大小选择：尺寸很小时选用高碳工具钢，尺寸一般时选用高碳低合金工具钢，尺寸巨大时选用高耐磨钢。（2）按模具形状和受力选择：形状简单，不易变形截面不大，载荷较轻时选用高碳工具钢，或高碳低合金钢。反之，形状复杂，易变形，截面大，载荷重的可选用高耐磨工具钢。（3）按模具性能要求选择：若要求耐磨性好、淬火变形小，则选用高耐磨钢或高速钢。若要求冲击韧性好，则选用中碳合金钢。（4）按生产批量选用：中小批量选用高碳工具钢或高碳低合金工具钢。大批量选用高耐磨工具钢。（5）按模具用途选择：冷冲模具选用普通工具钢，冷挤压模具选用低碳钢、高速钢或基体钢。
25.冷作模具钢的分类标准：成分和性能。（1）按元素成分划分如下。可分为碳素冷作模具钢、低合金冷作模具钢、中合金冷作模具钢、高合金冷作模具钢。随着
合金元素的增加，钢材的淬透性、耐磨性、强韧性随之提高。并且随着合金元素的增加，模具的承载能力也得到加强，因此模具尺寸可以随之增大，生产能力也随之提高。（2）按元素成分选用如下。【碳素冷作模具钢】又叫碳素工具钢，加工性好，便宜，适合作尺寸小、形状简单、轻载荷的模具零件。但淬透性低，淬火温度范围窄，淬火变形大，与寿命短，不宜作大中型和复杂模具。【低合金冷作模具钢】强度、耐磨性、淬透性一般。适合作小批量的冲裁模、弯曲模、拉延模。【中合金冷作模具钢】强度、淬透性和耐磨性都很好，适用于大中型、大批量生产的冲裁模、弯曲模、拉延模。【高合金冷作模具钢】具有优秀的强度、淬透性和耐磨性。适用于大批量生产的冲裁模、弯曲模、拉延模、镦锻模、冷挤模。（3）按性能分类如下。低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、微变形冷作模具钢、高强度冷作模具钢、高强韧冷作模具钢、抗冲击冷作模具钢。（4）按性能选用如下。【低淬透性冷作模具钢】以碳素工具钢为主，加工性好，具有一定的韧性和疲劳抗力，但淬透性、回火抗力和耐磨性不好，适用于中小批量生产模具和一定的抗冲击载荷模具。【低变形冷作模具钢】以高碳低合金钢为主，淬透性较好，但韧性及耐磨性低，用于中小批量生产，也可作形状复杂模的基本钢种。【微变形冷作模具钢】以高碳高铬或中铬钢为主，特别是Cr12类型钢，具有高淬透性、中等回火抗力、高耐磨性、淬后体积变化微小，但变形抗力、抗冲击能力有限。可作为大批量生产的基本模具材料，中等载荷生产的主要模具材料。【高强度冷作模具钢】以高速钢为主，抗压强度、回火抗力、耐磨性都很高，但价格贵，而且韧性差，是冷挤压模具的基本材料。【高强韧冷作模具钢】以基体钢为主，中碳高合金成分，具有高强度及高韧性，用于要求综合性能优良的重载冷作模具钢。【抗冲击冷作模具钢】以中碳合金钢为主，抗冲击疲劳性极好，耐磨性差，抗压强度低，用于冲剪工具，精压模，冷镦模的基本材料。
26.锤锻模的三个方面。（1）工作条件：大的冲击载荷，拉应力、压应力和弯曲应力。（2）失效形式：粘着磨损，磨粒磨损，氧化，断裂，热疲劳裂纹引起的龟裂，塑性变形。（3）性能要求：在高温下保持高的强度和良好的冲击韧性，高的耐磨性及一定的硬度，优良的耐热疲劳性，高的淬透性，良好的导热性和抗氧化性。
27.高速锤锻模的三个方面。（1）工作条件：模具打击速度快，打击能量大，成型
时间短，瞬时冲击大，容易超载
1.特殊用途热作模具钢的分类：奥氏体耐热钢，高速工具钢，超高强度钢，，马氏体时效钢。
2.压力机模锻的选材：（1）要求较低的压力机模锻，采用低耐热高韧性钢，如5Cr2NiMoV钢，4CrMnMoSiV钢，后者寿命比5CrNiMo高出25%—110%.(2)一般选用中耐热韧性钢制作压力机锻模，如采用4Cr5MoSiV钢，4Cr5W2SiV钢。（3）要求较高压力机模锻，可选用高耐热性钢如3Cr2W8V钢。
1、模具寿命：因磨损或其他形式的失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数。
2、模具失效：模具受到破坏，不能通过修复而继续服役时叫做模具的失效。
3、模具寿命与产品成本的关系？产品成本随着模具寿命的增加而下降。
4、产品成本的因素：模具材料，制造工艺。
5、模具失效分类：①磨损失效（磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损）②断裂失效③塑性变形
6、磨损失效：由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质而使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役。
7、模粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料的脱落。
8、粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面的凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。
9、脆性断裂：断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂，分为一次性断裂和疲劳断裂。
10、多种形式的交互作用：①磨损对断裂及塑性变形的促进作用：磨损沟痕可成为裂纹的发源地。当有磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成裂纹。模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，造成另一部分承受过大说我盈利而产生塑性变形。②塑性变形对磨损和断裂的促进作用：局部塑性变形后，改变了模具零件间正常的配合关系。如模具间隙不均匀，间隙变小，必然造成不均匀磨损，磨损速度加快，促进磨损失效。另塑性变形后，模
具间隙不均匀，承力面变小，会带来附加的偏心载荷以及局部应力过大，造成应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。
11、模具寿命的影响因素：模具结构、模具工作条件、模具材料性能、模具制造、模具管理与维护
12、圆角半径对模具寿命的影响？采取啥措施？过小的凸模圆角半径在板料拉深中增加成形力，在模锻中，易造成锻件折叠缺陷。过小的凹模圆角半径会使局部受力恶化，在圆角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹，导致断裂。大的圆角半径使模具受力均匀，不易产生裂纹。措施：在凸模圆角半径处采用润滑；选择合理的间隙。采用预应力加强环，可使模具产生预切向压应力。
13、寿命与材质的关系？金属件成形模比非金属件成形模的寿命低，因为非金属件材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿命高。铝、铜等有色金属件模具比黑色金属成形件寿命高。
14、温度与寿命的影响？坯料温度越高，模具材料强度下降越厉害，温度应力和热冲击越大，模具寿命越低。
15、裂纹临界应力强度因子：材料抗裂纹扩展的能力。
16、下料之后为什么要先锻造然后再成型热处理？通过锻造可以获得所需要的模块内部组织和使用性能以及近似形状的尺寸，改善材料内部缺陷。
17、氧化和脱碳：模具热处理加热过程中如果不采取措施，超过一定温度后就会产生氧化和脱碳。氧化使表面形成氧化皮，影响模具冷却的均匀性。脱碳则造成淬火后硬度不足，或出现软点。采用盐浴炉加热和箱式保护加热可有效防止。18、过热：由于加热温度过高或是高温下加热时间过长，引起晶粒粗化的现象。模具过热会使力学性能变差，热处理易变形、开裂。过热可通过退火，然后按正确的淬火工艺重新淬火的方法挽救，但过烧只能报废。
19、过烧：加热温度远远超过了正常的加热温度，以致晶界出现熔化和氧化的现象。
20、模具维护：①现场维护：预热、间歇工作时的保温、停工时的缓冷②非现场维护：去应力退火、超前修模
21模具的失效因素：热处理52.2，原材料17.8，使用10，机械加工8.9，锻造
7.8，设计3.3
22、热处理工艺性能：要求热处理变形小，淬火温度范围宽，过热敏感性小，脱碳敏感性低，要有足够的淬硬性和淬透性。
23、模具选材的原则：使用性能足够、工艺性能良好、供应上能保证、经济性合理
24、拉拔模及成形模的工作条件：工作时物料受拉应力延伸变形。模具在工作时，凹模受径向张力和摩擦力，凸模收到压力以及摩擦力。（1）失效形式：模具因严重磨损而失效，因表面产生沟槽而报废，还产生咬合、檫伤、变形等失效。（2）性能要求：对拉拔模，要有很高的耐磨性，高的硬度，好的抗咬合性。对成形模除了以上的性能外，还要求一定强韧性。
25、冷作模具钢选材标准：按模具大小考虑选材、按模具形状和受力考虑选材、按模具的性能要求选材、按模具压制产品的批量考虑选材、按模具的用途选材26、锤锻模的工作条件：工作时承受巨大的冲击载荷还受到很大的压应力、拉应力和弯曲应力；锻压时模具快速加热，结束时用水或油冷而剧烈降温，对模具产生急冷急热的作用；加工坯料对锻模型腔有强烈摩擦。（1）失效形式：产生磨损，包括粘着、氧化、磨粒磨损均有；
可能发生断裂，受到急热急冷作用极易产生热疲劳裂纹，形成龟裂；还可能引起塑性变形，造成型面坍塌。（2）性能要求：高的耐磨性及一定的硬度，良好的耐热疲劳性，良好的导热性，良好的工艺性和抗氧化性。
27、压力机锻模及热挤压模的工作条件：模具承受巨大压力，但冲击力不太大；工作时，与炽热金属接触的时间比锤锻模长，受热厉害。（1）失效形式：有断裂、冷热疲劳、塑性变形、磨损及表面氧化腐蚀。（2）性能要求：要求具有较高的耐热疲劳性和热稳定性，并且具有较高的热强性。
28、特殊用途热作模具钢分类：超高强度钢、马氏体失效钢、高速工具钢、奥氏体耐热钢
29、压力机锻模的选材：要求较低的压力机锻模选择低耐热高韧性钢；一般选用中耐热韧性钢；要求压力机锻模选用高耐热性钢
30、塑料膜具钢的性能要求：较高的硬度，好的耐磨性，足够的硬化深度，心部
有足够强韧性，以免脆断、塑性变形；一定的抗热性，在150～250℃长期工作，不氧化、不变形，尺寸稳定性好；对有腐蚀介质析出时，要求有一定耐蚀性。31、模具表面强化的作用：不仅能提高模具表面耐磨性及其他性能，而且能使模具内部保持足够的强韧性，这对于改善模具的综合性能，节约合金元素，大幅度降低模具成本，充分发挥材料的潜力，以及更好地利用新材料，都是十分有效的。
32、表面强化处理按原理分：化学热处理、表面涂覆处理、表面加工强化处。
33、模具的氮碳共渗作用：提高工件的耐磨性、抗胶合、抗擦伤、抗疲劳和耐腐蚀等性能，而且还具有不受钢种限制和处理温度低、时间短、变形小等特点。34、提高冲裁模寿命的措施：尽量采用大间隙；采用弹性卸料板；采用导向装置；增加凸模刚度；选取耐磨性好的模具材料；采用表面强化技术；超前维修。
35、提高拉深模寿命的措施：正确选用模具材料；合理润滑；表面处理
36、提高锤锻模寿命的主要措施：合理选取模具硬度；合理选取模具材料；进行表面强化；正确使用与维护（1锻前将模具预热到250～300℃；2工间休息时要对模具保温；3模具使用结束后应缓冷；4锻造过程中应经常将模具型腔涂冷却剂和润滑剂；5要控制工作节奏，避免模具温度升得过高；6模具使用一段时间后，应卸下进行去应力退火，并超前修复。）
37、模具性能：使用性能和工艺性能
38、模具渗铬的作用？获得高的耐腐蚀和抗高温氧化的性能，同时还获得高的表面硬度和耐磨性。（拉伸模、挤压模工作带和挤压工具表面）
39、表面强化处理的作用？种类?补技能提高模具表面耐磨性和其他性能而且能使模具内部保持足够的强韧性，这对于改善模具的综合性能，节约合金元素，大幅度降低成本充分发挥材料的潜能以及更好的利用新材料都是十分有效的，还对于提高模具质量和延长其使用寿命。种类：按目的和作用分为两类，（1）表层化学成分和组织结构改变型，以提高表面的力学性能和物化性能。（2）表层物质保护型，以保护基体并有美观作用。这两类的共同作用是提高模具表面的硬度和耐磨性，其次是提高耐腐蚀性和耐热性。
40、模具材料的基本性能包括使用性能和工艺性能。
41、模具的加工包括模具的外形加工和工作型腔的加工。
42、渗硼的作用？具有极好的表面硬度耐磨性和耐疲劳性和热硬性和良好的抗蚀性。（拉伸模、挤压模）
43.磨损的类型：磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，气蚀和冲蚀磨损，腐蚀磨损。
43.模具渗铬作用：一方面能获得高的耐腐蚀性和抗高温氧化性，同时还获得高的表面硬度和耐磨性。
43、表面强化处理按其目的和作用可分为两大类：（1）表层化学成分和组织结构改变型，以提高表面力学性能和物化性能（2）表层物质保护型以保护基体并有美观作用，提高模具的表面物化性能。
44、影响冲裁模失效的主要因素：冲裁间隙，压边状态。
45、提高冲裁模寿命的措施？尽量采用大间隙，采用弹性卸料板
46、硬性疲劳磨损的因素？提高的措施？（1）材质（2）硬度（3）表面粗糙度；措施：1、合理选择润滑剂2、进行表面强化处理（在常温状态下通过喷丸滚压等方式使模具工作表面金属受压缩产生塑性变形并产生一定的宏观残余应力，有利于提高抗疲劳磨损的能力）
47、断裂分类：（1）按断裂性质分类：塑性断裂、脆性断裂（2）按断裂路径分：沿晶断裂，穿晶断裂混晶断裂（3）按断裂机理分：一次性断裂，疲劳断裂
48、脆性断裂：断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂。
49.碳氮共渗的作用：提高工件耐磨性、抗胶合、抗擦伤、抗疲劳和耐腐蚀性。它具有不受钢种限制和处理温度低、时间短、变形小等特点。
50.提高冲裁模寿命的措施：(1)尽量采用大间隙(2)采用弹性卸料板(3)采用导向精度(4)提高凸模刚度(5)选择耐磨性好的模具材料(6)采用表面强化技术(7)超前维修51.提高拉深模寿命的措施：（1）正确选用模具材料（2）合理润滑（3）表面强化处理
52.锤锻模的使用和维护：（1）锻前预热模具到250-300度（2）工间休息时对模具进行保温（3）模具使用后应缓冷（4）锻造过程中应经常对模具型腔涂冷却剂和润滑剂（5）控制工作节奏，避免模具温度升的过高（6）模具使用一段时间后，应卸下进行去应力退火，并超前修模
53.热处理的工艺要求：属于热加工工艺，引起模具失效的因素中，热处理不善约占52%，所以特别重要。要求热处理变形小，淬火温度范围宽，过热敏感性小，脱碳敏感性低，有足够的淬硬性和淬透性。
54.模具选材的原则：（1）使用性能足够（2）工艺性能良好（3）市场上有供应，能买到（4）经济性合理，不贵。具体考虑因素：模具的工作条件，模具失效因素，产品因素，模具本身的结构因素，模具制造工艺因素，模具设计因素
55.模具材料发展方向：高合金，高质量，优化，低级材料强化，扩充材料领域
56.模具失效形式：磨损，断裂，塑性变形
57.模具寿命的影响因素：（1）模具结构：圆角半径，几何形状（2）工作条件：材质，温度，设备情况，润滑和冷却（3）模具材料性能:基本性能和工艺性能（4）模具的制造工艺，热处理（5）模具的维护和管理
汽车模具材料的选用 发表时间：2019-01-25T15:29:21.190Z 来源：《电力设备》2018年第25期作者：马洪宾王乐乐 [导读] 摘要：模具是冲压生产的关键工艺装备，随着模具行业的不断发展，模具在兵器工业、机械工业及日用品的生产中应用越来越广泛。 (长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心河北保定 071000) 摘要：模具是冲压生产的关键工艺装备，随着模具行业的不断发展，模具在兵器工业、机械工业及日用品的生产中应用越来越广泛。我国的模具行业已步入了高速发展时期，但模具的制造水平和使用性能与世界上发达国家相比，还有很大的差距。现代汽车90%以上的白车身零件，都靠冲压模具实现大批量生产。通过对汽车模具设计标准的研究，介绍几种常用模具材料的使用性能，以及模具材料的成本、使用寿命等的比对。结果表明，合理的选用模具的材料，会降低成本、缩短制造周期、方便维修、减少钳工劳动强度。 关键词：汽车模具；材料选用 Abstract: Die is the key equipment for stamping production. With the continuous development of die industry, die has been widely used in the production of weapon industry, machinery industry and daily necessities. China's mold industry has entered a period of rapid development, but the mold manufacturing level and performance compared with the developed countries in the world, there is still a big gap. More than 90% of the body parts of modern cars rely on stamping dies for mass production. Based on the research of automobile die design standard, this paper introduces the performance of several commonly used die materials and the comparison of die material cost and service life. The results show that reasonable selection of die materials will reduce the cost, shorten the manufacturing cycle, facilitate maintenance and reduce the labor intensity of fitters. Key words: automobile mould; material selection 前言:根据汽车冷冲模具的使用寿命要求：在正常使用、维修状态下，能多批次、小批量生产出50万辆合格零件。故模具材料的性能、质量对模具的使用寿命有极大的影响。因此，模具材料的研究和开发，一直受到模具钢生产厂商的重视，并得到了迅速的发展。 1、模具材料分类 近年来，我国模具钢生产技术发展较快，用于制造冷冲压模具材料主要分为以下几类：①高碳低合金冷作模具钢，如：9SiCr、 7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、等；②抗磨损冷作模具钢，如：6Cr4W3Mo2VNb、Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等；③抗冲击冷作模具钢，如：4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等；④冷作模具用高速钢，如：W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V等。 2、汽车模具材料的使用 2.1冲裁模材料的使用要求 对于薄板冲裁模具的用材要求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止模具断裂或崩刃，还应具有高的断裂抗力、韧性。 2.2拉延、整形模材料的使用要求 要求模具工作零件材料具有高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能、良好的抗粘附性（抗咬合性），而且热处理时变形要小。根据汽车厂生产冲压件的模具现状，汽车模具主要采用的材料为：钼铬铸铁、Cr12MoV、铸态空冷钢。 2.2.1钼铬铸铁：属于镍硬白口铸铁系中高铬白口铸铁的一种，由于其共晶组织由一种M7C3型碳化物和奥氏体其它转变物组成，其基体退火成马氏体后能表现出很高的耐磨性，同时其含有的铬能显著提高强度、硬度和耐磨性、锰能显著提高韧性，而且钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性。其热处理的方法为表面淬火，大量节省热处理时间，淬火后硬度HRC 50以上，热处理后变形量小。由于其铸造性好，且铸造成本较低，可实现整体铸造，减轻钳工的工作强度，缩短模具的制造周期。同时由于其硬度相对空冷钢低，加工时对刀具的磨损较小，具有良好的切削加工性能，加工成本低。在模具工作时，由于钼铬铸铁的散热性能优于其他几种模具材料，尤其模具在机械压力机上工作时，其具有良好的抗粘附性（抗咬合性）能最大化的保护模具，延长模具使用寿命。维修时，可以直接对其表面进行冷焊，大量节约维修时间。但由于其淬火后的硬度相对较低，耐磨性差，生产高强板的模具不会采用钼铬铸铁。 2.2.2 Cr12MoV：属于高碳高铬钢，其含有大量的碳化物和高合金度的马氏体。使钢具有高硬度、高耐磨，其硬度与耐磨性要高于钼铬铸铁。其含有的钒能细化晶粒增加韧度，又能形成高硬度的VC，以进一步增加钢的耐磨性；铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。经整体淬火后，需要1～2次的回火，热处理时间较长。火后硬度可以达到HRC 60-62。但热处理后变形量要大于空冷钢，消除变形困难，容易降低模具的精度。生产Cr12MoV模具钢的方法为锻造，生产成本较高，同时由于锻造工艺的局限性，Cr12MoV钢只能分块锻造，制造模具时还需要拼装镶块，增加了钳工的劳动强度，延长了模具的制造周期，成本也随之增加。同时由于其硬度相对空冷钢高，加工时对刀具的磨损较大，增加了切削加工的时间和成本。另外，由于Cr的大量存在，钢液结晶时析出的大量共晶碳化物，形成带状或网状碳化物脆性区，其塑性、韧度差，裂纹很容易在这里萌生与扩展，往往成为裂纹产生的主要原因，使其使用寿命降低。对其维修时，由于焊接性能差，不能直接对其表面进行冷焊，需要加热并保温一段时间后，再对其表面进行焊接，大量浪费维修时间。 2.2.3 铸态空冷钢：是一种以铸代锻的高碳低合金钢，其含有的锰使钢有较高的强度和硬度，提高钢的淬性。其热处理的方法也为表面淬火，然后空冷即达到淬火的目的，大量节省了时间和成本。火后硬度可达HRC 55以上，不须其他加工，所以变形很小，并且随淬火温度的升高变形量逐渐减小[2]。空冷钢进行表面淬火后，淬硬层下有高韧性基体作衬垫，韧性高于Cr12MoV，工作时不容易产生开裂、崩刃现象。但由于铸态空冷钢不能整体铸造，在加工模具前，需要钳工将镶块拼接好后在进行机加，钳工劳动强度增加，延长了制造周期，增加了制造成本。但由于其可以使用泡沫板材制造成近型模具型，可以节省铸造费用以及部分加工费用，又可以降低部分成本。其硬度相对钼铬铸铁高，加工时对刀具的磨损较大，增加了切削加工的时间，增加了加工成本。另外，空冷钢具有良好的焊接性能，从而模具获得较高的使用寿命。制造有偏差时可以直接进行补焊，经打磨修整即可达到理想的效果，大量的节约了维修时间。 基于以上性能介绍，适用于拉延凸模、凹模、压料圈的材料为钼铬铸铁和Cr12MoV；适用于整形模的材料为钼铬铸铁、Cr12MoV、铸态空冷钢；适用于修冲模具的材料为Cr12MoV、铸态空冷钢。 结语： 经过上述材料性能对比以及对生产现状的经验积累，对于普通钢板（如DC01、DC04、DC06、B170P1等），料厚在1.2以下时，由
模具材料选用标准 成型零部件材料选用 .1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。 .2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。 .3 成型零部件材料的选用原则是：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。 .4 对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等，其中718、NAK80为预硬状态，不需再进行热处理；S136及H13类钢均为退火状态，硬度一般为HB160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，S136的硬度一般为HRC40-50，H13类钢的硬度一般为HRC45-55（可根据具体牌号确定）。 .5 对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理。 b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。 .6 对于制品外观质量要求一般的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。 b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材；型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。 c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738（738）牌号。 .7 对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对钢材亦无特殊要求的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢S55C、S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用进口或国产优质碳素钢。 b) 对于小型模具，若产量较高，结构较复杂，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用国产塑料模具钢。 c) 对于结构较简单，产量不高的小型模具，型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。 .8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具，若制品要求较高，可选用进口的耐蚀钢，要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 .9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具，需选用具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材。 .10成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分，镶件材料应选用铍青铜或合金铝。 .11对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下：
1.模具寿命定义：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工合格产品的件数称为模具的使用寿命，简称模具寿命。 2.失效定义：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时叫模具失效。 3.模具寿命与成本的关系：产品成本随着模具寿命的增加而下降，提高模具寿命可降低成本。考虑两个因素：应根据批量选择不同的模具材料和制造工艺。 4.磨损失效：由于相对运动产生磨损，使模具尺寸或表面状态发生改变，使之不能继续服役的现象，叫磨损失效。 5.磨粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。 6.粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。 7.脆性断裂：断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂，分为一次性断裂和疲劳断裂。 8.多种失效形式的交互作用：（1）磨损对断裂及塑性变形的促进作用,。磨损沟痕可成为裂纹的发源地，当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成断裂。模具局部磨损后，会带来承载能力的下降和偏载，造成另一部分承受过大应力而产生塑变。（2）塑性变形对磨损和断裂的促进作用。局部塑变会改变模具零件正常的配合关系，模具间隙变小引起不均匀磨损，会加快磨损速度进而促进磨损失效。另一方面，塑变后间隙不均匀，承载面变小，会带来附加偏心载荷，造成局部应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。 9.圆角半径的影响及措施：模具零件的两个面相交处常用圆角过渡，工作部位的圆角半径对成形件质量和模具寿命影响很大。（1）凸的圆角半径对成形工艺影响大。过小的凸圆角半径在板料拉深中增加成形力，在模锻中易造成锻件折叠缺陷。（2）凹的圆角半径对模具寿命影响大。小的凹圆角半径会使局部受力恶化，在圆角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹导致断裂。【措施】增大圆角半径，使模具受力均匀，不易产生裂纹。 10.成形件材质与模具寿命的关系：成形件的材质有金属和非金属、固体和液体之分。（1）非金属材料和液体材料由于强度低，所需成形力小，模具受力小，模具
模具材料及热处理模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积A V，以P/A V的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。
模具材料及表面处理试题与标准答案 一、填空题（每空1分，共20分） 1. 根据工艺特点，冷作模具分为、、 和四类。 2. 热作模具可分为、、、 和五类。 3. 模具钢可细分为模具钢、模具钢、模具钢。 4. 冷作模具材料必须具备适宜的工艺性能。主要包 括、、、和等。 5. 低淬透性冷作模具钢中，使用最多的是和两种。 σ或屈6.评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标主要是下的屈服点s σ；评价热作模具材料塑性变形抗力的指标则应为屈服服强度2.0 点或屈服强度。 二、选择题（每题2分，共20分） 1. 用于冷作模具的碳素工具钢主要有T7A 、T8A 、T10A 和T12A等，其中（） 应用最为普遍。 A、T7A B、T8A C、T10A D、T12A 2. 拉深模常见的失效形式是（）。 A、断裂 B、粘附 C、磨损 D、过量变形 3. 3Cr2W8V钢是制造（）的典型钢种。 A、冲裁模 B、冷挤压模 C、压铸模 D、塑料模 4. 适于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模的材料是（）。 A、T10A B、CrWMn C、9SiCr D、SM3Cr2Ni1Mo 5. 以下各项表面强化技术中属于机械强化的是（）。 A、高频加热淬火 B、渗碳 C、镀金属 D、喷丸 6. 一般情况下哪一类模具的工作温度最高（）。 A、热挤压模 B、热锻模 C、压铸模 D、塑料模 7．当塑料中加工云母粉、石英粉、玻璃纤维等各种无机物作填充剂时，要特别 注意模具型腔的（）问题。 A、断裂 B、粘附 C、磨损 D、腐蚀 8．对聚氯乙烯或氟塑料及阻燃ABS塑料制品的模具，应特别注意模具型腔的
（）问题。 A、断裂 B、粘附 C、磨损 D、腐蚀 9．热作模具钢的成分与合金调质钢相似，一般碳的质量分数（）。 A、小于0.5% B、小于0.8% C、0.5%~0.8% D、大于0.8% 10．属于高耐磨微变形冷作模具钢的是（）。 A、T8A B、9Mn2V C、Cr12 D、9SiCr 三、判断题（每题2分共20分） 1．（）钢的基本组织中，铁素体耐磨性最差，下贝氏体耐磨性较好，马氏体耐磨性最好。 2．( )对于形状复杂，机械加工量很大的模块，在粗加工以后应进行中间去应力退火，以消除机械加工应力。 3．( )GCr15轴承钢属于低变形冷作模具钢。 4．( )所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度。 5．( )含碳量是影响冷作模具钢性能的决定性因素。 6. ( )热硬性是指模具在受热火高温条件下保持高硬度的能力。 7. ( )钢的硬度和热硬性主要取决于钢的化学成分、热处理工艺以及钢的表面 处理工艺。 8. ( )模具的主要失效形式是断裂、过量变形、表面损伤和冷热疲劳。 9. ( )合金钢中铬元素会显著增加钢的淬透性，有效提高钢的回火稳定性。 10. ( )模具主要依靠其表面进行工作。因此，模具的失效80%以上为表面损伤， 如磨损、疲劳、腐蚀等。 四、术语解释（每题5分，共10分） 1、电镀 2、喷丸表面强化
PTA022模具材料选用规范（设计节点规范） 1.概述 塑料模具钢的选用直接影响着模具的成本和模具的使用寿命.所以塑料模具钢应根据成型的塑料种类,制品的形状,尺寸精度,质量要求及制品的使用要求,同时要考虑模具制造条件和加工方法,来选择合适的钢材。 2.注塑模具钢材的通用要求： 2.1 成型部件钢材的选用 2.1.1对于透明的塑料制品,需如下选择: （1）若制品的要求很高,要求高透光性或镜面效果,成型塑料为ABS、PS、PMMA、PC等,宜选用高档进口的P20系列,此系列包括718H、S136、S136H等，其中718H为预硬态，一般不需再进行热处理，S136为退火态，硬度一般为HB160-230,粗加工后需进行真空淬火处理，硬度一般为HRC50±2 （2）若制品要求不是很高,成型材料为PP、ABS、PS等可选用中档的进口P20料,如进口738等。 2.1.2对于非透明件,但外观要求很高的制品有如下选择: （1）小型、精密的模具及所用塑料对钢材有较强冲击性,应选用高档进口P20系列，如：718H、S136、S136H 等。 （2）中大型塑料制品,成型材料对钢材无特殊要求,此类模具外观面可选用中档进口的P20系列，如：进口738等。成型非外观部件可选用低档的进口P20系列，如638、国产P20等。 2.1.3对制品要求不高,所用材料对钢材无特殊要求,此类模具有如下选择: （1）对于大型制品,外观部分构件选用中低档的进口P20系列,非外观部分构件选用国产P20，经客户认可也可选用进口的优质中碳钢,如S55C、S50C。 （2）对于小型制品,产量较高,结构较复杂,成型构件可选用低档的进口P20系列。 （3）对于其它结构较简单,产量不高,无较高外观要求的模具,可选用国产P20。 2.1.4对于参与成型的活动部件有如下选择: （1）透明件应选用抛光性好的中高档进口P20系列，如718H、S136H、738等 （2）非透明件,一般应选用硬度和强度较高的中高档进口P20系列,表面进行离子渗氮硬化处理，如：斜顶采用738，氮化层深度为0.15-0.2mm,硬度为HV600-700 。 （3）对参与成型的镶芯,最好选用硬度和强度较高的中高档进口P20系列,要求不高的可用国产P20代替。 2.1.5.特殊应用情况下材料的选用： （1）对于成型PVC和电镀ABS等对钢材有腐蚀性的塑料的模具,若制品要求较高,可选用进口的耐蚀钢,如S136、S136H等。要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 （2）对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分,应选用铍铜合金。 2.2非成型部分钢材的选用 模架材料参照相关标准，一般选用进口S50C，要求硬度均匀为HB150-170,且内应力小，不易变形。 模具中一般结构用件,如顶出限位块、支撑柱等对硬度和耐磨性无较高要求,可选用S45C或45#。 滑块压板，锁紧块，浇口套等对于硬度、强度、耐磨性要求较高，应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢，具体钢材种类根据标准件规范选用。 3.海尔注塑模具现行材料选用规范： 如表1所示： 表1: 海尔模具常用模具材料设计参考明细:
摘要：本文简单介绍了冲压模具失效的几种形式，并针对每种失效形式产生 的原因进行了具体分析，提出了相应的预防及解决措施。 关键词：冲压模具；失效形式；分析；措施 1 前言 随着我国现代工业技术的不断发展，冲压模具在工业生产中起到了越来越广泛的应用。冲压模具质量的好坏直接决定了所冲产品质量的优劣。然而，冲压模具在使用过程中，常常出现各种形式的失效情况，应对这些失效，往往需要耗费一定的时间、人力、物力以及财力资源，严重影响到了工业生产的进度，不利于企业经济效益的提高。因此，如何有效地预防冲压模具的失效，最大限度的提高其使用寿命，是很多企业共同面临的一个技术难题。只有对冲压模具的失效形式做出正确分析，归属其失效类型，才能精准地找出其失效的原因，采取相应的技术措施对其修复或预防，延长其使用寿命。 2 冲压模具失效形式概述 2.1 冲压模具失效的涵义 冲压模具在使用过程中，因各种原因如结构形状、尺寸的变化以及零部件组织与性能的变化等，使得冲压模具冲不出合格的冲压件，同时也无法再修复的情形就叫做冲压模具的失效。鉴定模具是否失效的判据有三种：一是模具已经完全丧失工作能力；二是模具虽然可以工作，但无法完成设定的功能；三是模具因结构受到严重损害，使用时存在安全隐患。 2.2 冲压模具失效的形式 冲压模具在使用过程中，因模具本身类型、结构、材料的不同以及实际工作条件的不同，会表现出不同的失效形式，主要可分为以下四种。 （1）磨损失效。冲压模具在正常工作过程中，往往会与加工的成形坯料直接接触，二者之间因相对运动而产生摩擦，造成冲压模具表面磨损。当磨损程度达到一定限度时，模具表面失去原来的状态，使之无法冲出合格的冲压件，这就是磨损失效。磨损在任何机械的使用过程中是不可避免的，因此是一种正常的失效形式，也是冲压模具失效形式中最为主要的一种。根据磨损机理，可将磨损失效细分为四种：①磨粒磨损失效。当坯料与模具接触的表面间存在硬质颗粒，亦或坯料加工前未打磨完全，其表面存在坚硬的突出物时，会摩擦并刮划模具的表面，严重时就会使模具表面材料脱落，造成磨粒磨损失效。②黏着磨损失效。冲压模具作用于坯料时，彼此之间存在相互作用力，有时黏着部分会因受力不均而发生断裂，造成模具表面物质脱落或转移，这种失效形式就是黏着磨损失效。③疲劳磨损失效。模具的有些部位经过长时间的使用，在与坯料摩擦力的循环作用下，难免会产生一些细小的裂纹，随着使用时间的推移，细纹逐渐加深，加深到一定尺度时，造成模具表面物质发生脱落，甚至模具因承载力不足而断裂。④腐蚀磨损失效。冲压模具在使用过程中，模具表面物质很容易与周围介质（如空气、水等）发生化学腐蚀或电化学腐蚀，加上摩擦力的作用，时间久了，就会造成模具表面物质侵蚀变质，发生脱落。 实际上，磨具与坯料作用时，磨具表面受到的磨损是极其复杂并且难以预测的，不可能仅仅只受某种磨损方式的影响，因此，实际生产加工中反映出来的磨损失效形式可能是多种形式相互作用的结果。 （2）断裂失效。所谓的断裂失效是指冲压模具因产生较大裂纹或者断裂为两部分（数部分）。断裂可分为两种：早期断裂（一次性断裂）以及疲劳断裂。早期断裂指的是冲压模具表面受到冲击载荷的压力过大，超出其负荷能力，造成迅速断裂。相反，造成疲劳断裂的应力通常较低，在模具的承受范围之内，但由于这种应力的频繁作用，细小裂纹开始逐渐扩展，最后引发断裂。 （3）变形失效。冲压模具在工作过程当中，若是零件所受到的应力超出其弯曲极限，就
模具材料选用规范 成型零部件材料选用 1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。 2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分 慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。 3 成型零部件材料的选用原则是：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使 用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。 4 对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni 类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等，其中718、NAK80为预硬状态，不需再进行热处理；S136及H13类钢均为退火状态，硬度一般为HB160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，S136的硬度一般为HRC40-50，H13类钢的硬度一般为HRC45-55（可根据具体牌号确定）。 5 对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬 状态，不需再进行热处理。 b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态； 对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。 6 对于制品外观质量要求一般的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。 b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材；型芯 可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。 c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738（738）牌号。 7 对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对钢材亦无特殊要求的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢S55C、 S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用进口或国产优质碳素钢。 b) 对于小型模具，若产量较高，结构较复杂，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选 用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用国产塑料模具钢。 c) 对于结构较简单，产量不高的小型模具，型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。 8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具，若制品要求较高，可选用进口的耐 蚀钢，要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具，需选用具有高 耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材。 10成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分，镶件材料应选用铍青铜或合金铝。 11对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下： a) 透明件应选用抛光性好的高档进口钢材，如718、NAK80等。 b) 非透明件，一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材，如618、738、2738、638、318等，表面进 行氮化处理，氮化层深度为0.15-0.2mm，硬度为HV700-900。 c) 若模具要求较低，也可选用低档进口钢材或国产钢材，氮化处理硬度一般为HV600-800。 非成型零部件材料选用
《模具材料及其失效分析》 结课大作业 系别： 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 2013年4月26日 1、 5CrMnMo钢简介 模具钢材5CrMnMo是在中碳 钢的基础上主要加入Cr、Mn、Mo 三元素而研制成的，也可看作把
5CrNiMo钢中的Ni元素由Mn元素取代而形成的。 该钢是热作模具钢，除淬透性，耐热疲劳性稍差外，5CrMnMo钢具有与5CrNiMo钢类似的性能，淬透性稍差。此钢适于制作要求具有较高强度和高耐磨性的各种类型锻模。要求韧性较高时，可采用电渣重熔钢。 5CrMnMo钢中碳含量保持在0.40%~0.60%，可获得较高的强度与耐热疲劳强度、一定的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性。适合制造边长≤400mm 的中型锤锻模即热切边模。 化学成分：C（0.50~0.60）、Si（0.25~0.60）、Mn（1.20~1.60）、S（≤0.030）P（≤0.030）、Cr（0.60~0.90）、Ni（允许残余含量≤0.25） Cu（允许残余含量≤0.30）、Mo（0.15~0.30） 2 、5CrMnMo钢锻造和热处理特点 5CrMnMo钢相变点为AC1710℃、Ac3760℃、Ar1650℃、Ms220℃。 5CrMnMo钢始锻温度1050~1100℃，终锻温度800~850℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。 常见的热处理工艺及特点： a、等温退火：加热850~870℃，保温3h，650~680℃等温，保温5h，炉 冷至550℃以下出炉空冷197~255HBS Ac1710℃，Ac3760℃，加热温 度在Ac3线以上，等温温度低于Ar1727℃，以获得珠光体+铁素体组织； b、普通退火：加热810~830℃，保温3h，炉冷至550℃以下出炉空冷 197~241HBS Ac1710℃，Ac3760℃，加热温度Ac3线以上，得到珠光 体+块状铁素体组织； c、去应力退火：加热720~740℃，保温3h，炉冷至550℃以下出炉空冷 197~255HBS消除从残余应力，消除加工硬化； d、淬火：加热820~850℃，保温，油冷至150~180℃，出油，加热时Cr、 Mn、S、Mo元素溶入奥氏体中，提高淬透性，改善回火稳定性。 试样的热加工工艺 1）锻造 5CrMnMo钢的锻造工艺参数与5CrNiMo钢相当。4Cr3Mo3V钢由于Cr、Mo、V的含量较高，其开锻和停锻温度约高于5CrNiMo钢50℃。
模具材料及热处理复习思考题 1、名词解释题： 1）基体钢：通过降低高速钢中碳含量与合金元素优化，减少钢中过剩碳化物，从而改善高速钢塑性和韧性而研制出的一种超高强度钢 2）预硬型塑料模具钢：指供货时已预先进行了热处理，并达到模具使用状态硬度，在此硬度条件下将模具成型加工，不再进行热处理而直接使用，从而保证了模具制造精度。 3）时效硬化型塑料模具钢：指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固溶处理+失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度 4）热稳定性：模具材料在高温的条件下工作时，保持其硬度，组织稳定性及抗软化能力。 5）淬透性：是指模具钢材淬火是获得马氏体的能力。 6）热疲劳:热做模具的工作条件是反复受热，受冷，在反复热应力的作用下，模具表面会形成网状裂纹，这种现象称为热疲劳。 7）降碳高速钢：为了提高韧性而研制出的一种降碳降矾的低碳高速钢类型的冷作模具钢 2.a失效的定义？ 产品丧失规定的功能（包括规定功能的完全丧失，规定功能的降低）称为失效。 b.何谓失效分析？ 是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理活动，在反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节。 c.失效分析的目的是什么？ 寻找材料及其构件失效的原因，从而避免和防止类似事故的发生，并提出预防或延迟的措施 3、模具材料的力学性能主要有几项要求？淬火温度高低对模具材料热处理质量有什么影响 基本要求: 1.具有高硬度和强度，以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、不变形、抗粘合; 2.具有高耐磨性，以保证模具在长期工作中，其形状和尺寸公差在一定范围内变化，不因过分磨损而失效; 3.具有足够的韧性，以防止模具在冲击负荷下产生脆性断裂; 4.热处理变形小，以保证模具在热处理时不因过大变形而报废; 5.有较高的热硬性，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
模具材料限用标准 1. 范围 本标准对xx科技有限公司模具设计材料的选用作出了规定。根据模具零件的功能和重要程度按必须贯彻执行﹑推荐采用建议执行﹑按客户要求执行和不受本标准限制按贯例选用的四种情况在本标准内选用。 按照本标准规定的选用材料原则进行选材，可以达到在确保模具品质的情况下合理选材﹑压缩品种﹑减少规格﹑简化供应渠道﹑减少呆料和库存积压。 本标准适用于xx科技在模具设计和制作过程中的黑色金属（即钢、铜和铝）材料的选用。本标准不适用于非金属（如塑料﹑塑胶）材料的选用。 2. 引用文件 模具工业标准应用手册 模具钢手册冶金工业部出版社 机械设计手册化学工业出版社 3. 材料限用的一般规定 3．1选择材料一般应遵循的原则 a. 选择材料一般应以满足产品的功能和生产要求为原则 b. 在满足模具品质的情况下, 不要随意提高材料成本,要以节省资源为原则 c. 要选择货源充裕﹑有信誉度的供应商的材料。 3．2选择注塑模具材料时应考虑的影响因素 3．2．1受注塑产品的影响因素 a. 啤塑产品在啤塑过程中是否会对材料产生腐蚀性影响。 b. 塑胶树脂的种类对模具钢材的影响。 c. 塑胶件的生产批量对模具钢材的要求。 d. 塑胶件的外观品质对模具材料的要求。 3．2．2模具本身对材料的要求 a. 要求有良好的加工性（包括易切削性、良好的电加工性、好的抛光特性和溶接性）。 b. 对硬度和可预硬性的要求（包括材料内部组织纯洁均匀，可进行热处理和表面处理）。 c. 模具出现故障时易于修复，有良好的可烧焊性能。 4．材料限用的具体规定 根据注塑模具的特点及其模具零件的功能和重要程度将模具零件分为成型零件﹑模胚组件和结构组件,对模具材料的限制选用分为以下四种情况： a. 成型零件——如上下模肉﹑行位﹑斜顶﹑直顶﹑上下模肉镶件﹑行位镶件等;成型零件的选用原则属于 推荐采用建议执行，限用材料详见表二、表三、表四。 b. 模胚组件——如上下码模板﹑“A”板﹑“B”板﹑热流道框板﹑顶针板等;模胚组件的选用原则属于限 制选用强制执行，限用材料详见表五。 c. 结构组件——如硬片﹑法兰﹑唧咀﹑司筒针压片等;结构组件的选用原则属于必须贯彻执行,若客户有特别的要求应建议客户接受我们的意见。限用材料详见表六。 d. 除上述三种情况以外的所有零﹑组件的选材原则不作规定，按以往贯例选取。 ※为便于查找资料和选材本标准将通用模具材料分类和材料牌号列于表一： 1 表一：通用模具材料分类和材料牌号
不同冲压方法，其模具类型不同，模具工作条件有差异，对模具材料的要求也有所不同。表1.4.1是不同模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求。 模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作,使凸、凹模受到强大压力和剧烈磨擦，工作条件极其恶劣。因此选择模具材料应遵循如下原则： (1）根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等； (2）根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料； (3）满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小； (4）满足经济性要求。 模具材料的种类很多，应用也极为广泛。冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。冲压模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具钢，常用的模具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等（可参见GB/T699—1999、GB/T1298—1986、 GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981、JB/T5827—1991等）。 常用模具钢的性能比较见表1.4.2
表1.4.3是常用冷作模具钢国内、外牌号对照 模具工作零件的常用材料及热处理要求见表1.4.4
模具一般零件的常用材料及热处理要求见表1.4.5
模具零件加工常见热处理方法有退火、调质、淬火、回火、渗碳、氮化等，见表1.4.6
1、模具寿命：因磨损或其他形式的失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数。 2、模具失效：模具受到破坏，不能通过修复而继续服役时叫做模具的失效。 3、模具寿命与产品成本的关系？产品成本随着模具寿命的增加而下降。 4、产品成本的因素：模具材料，制造工艺。 5、模具失效分类：①磨损失效（磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损）②断裂失效③塑性变形 6、磨损失效：由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质而使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役。 7、模粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料的脱落。 8、粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面的凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。 9、脆性断裂：断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂，分为一次性断裂和疲劳断裂。 10、多种形式的交互作用：①磨损对断裂及塑性变形的促进作用：磨损沟痕可成为裂纹的发源地。当有磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成裂纹。模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，造成另一部分承受过大说我盈利而产生塑性变形。②塑性变形对磨损和断裂的促进作用：局部塑性变形后，改变了模具零件间正常的配合关系。如模具间隙不均匀，间隙变小，必然造成不均匀磨损，磨损速度加快，促进磨损失效。另塑性变形后，模具间隙不均匀，承力面变小，会带来附加的偏心载荷以及局部应力过大，造成应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。 11、模具寿命的影响因素：模具结构、模具工作条件、模具材料性能、模具制造、模具管理与维护 12、圆角半径对模具寿命的影响？采取啥措施？过小的凸模圆角半径在板料拉深中增加成形力，在模锻中，易造成锻件折叠缺陷。过小的凹模圆角半径会使局部受力恶化，在圆角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹，导致断裂。大的圆角半径使模具受力均匀，不易产生裂纹。措施：在凸模圆角半径处采用润滑；选择合理的间隙。 13、寿命与材质的关系？金属件成形模比非金属件成形模的寿命低，因为非金属件材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿命高。铝、铜等有色金属件模具比黑色金属成形件寿命高。 14、温度与寿命的影响？坯料温度越高，模具材料强度下降越厉害，温度应力和热冲击越大，模具寿命越低。 15、裂纹临界应力强度因子：材料抗裂纹扩展的能力。 16、为啥先锻造，锻造的目的？通过锻造可以获得所需要的模块内部组织和使用性能以及近似形状的尺寸，改善材料内部缺陷。 17、氧化和脱碳：模具热处理加热过程中如果不采取措施，超过一定温度后就会产生氧化和脱碳。氧化使表面形成氧化皮，影响模具冷却的均匀性。脱碳则造成淬火后硬度不足，或出现软点。采用盐浴炉加热和箱式保护加热可有效防止。 18、过热：由于加热温度过高或是高温下加热时间过长，引起晶粒粗化的现象。模具过热会使力学性能变差，热处理易变形、开裂。过热可通过退火，然后按正确的淬火工艺重新淬火的方法挽救，但过烧只能报废。 19、过烧：加热温度远远超过了正常的加热温度，以致晶界出现熔化和氧化的现象。 20、模具维护：①现场维护：预热、间歇工作时的保温、停工时的缓冷②非现场维护：去应力退火、超前修模 21模具的失效因素：热处理52.2，原材料17.8，使用10，机械加工8.9，锻造7.8，设计3.3 22、热处理工艺性能：要求热处理变形小，淬火温度范围宽，过热敏感性小，脱碳敏感性低，要有足够的淬硬性和淬透性。 23、模具选材的原则：使用性能足够、工艺性能良好、供应上能保证、经济性合理 24、拉拔模及成形模@工作条件：工作时物料受拉应力延伸变形。模具在工作时，凹模受径向张力和摩擦力，凸模收到压力以及摩擦力。@失效形式：模具因严重磨损而失效，因表面产生
复习题与思考题 课题一金属材料的力学性能 (—)填空题 1. 机械设计常用和两种强度指标。 3．冲击韧性的符号是；延伸率的符号是；屈服强度的符号是。5．材料主要的力学性能有、、、、和。 (二)判断题 1．材料硬度越低，其切削加工性能就越好。（） （） 4．各种硬度值之间可以互换。（） 6．硬度是材料对局部变形的抗力，所以硬度是材料
的塑性指标。（） (三)选择题 1 低碳钢拉伸试验时，其变形过程可简单分为几个阶段。 A．弹性变形、塑性变形、断裂B．弹性变形、断裂 C 塑性变形、断裂D．弹性变形、条件变形、断裂3．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 A．弹性极限B屈服强度 C 抗拉强度D条件屈服强度 4．测量淬火钢件及某些表面硬化件的硬度时，一般应用 A．<160HB B．>230HB C．(160～230)HB D．(60～70)HRC 问答题 1 零件设计时，选取σ0. 2 (σs)还是选取σb，应以什么情况为依据? 2．在测定强度指标时，σs和σ0.2有什么不同? 3．常用的测量硬度方法有几种?其应用范围如何? 课题二铁碳合金组织观察 (一)填空题 1．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做，而晶胞是指。 2. 实际金属存在有、和三种缺陷。位错是
缺陷。 10．金属常见的晶格类型是、、。 3. α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立 方晶格的有，属于面心立方晶格的有，属于密排六方晶格的有。 4．同素异构转变是指。纯铁在温度发生和多晶型转变。 (二)判断题 1．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe向γ-Fe的转变，( ) 2．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。( ) 3．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。 纯金属的结晶 (一) 填空题 1．金属结晶的基本过程是和 2 在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为， 3．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 (二) 判断题 1. 凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核，形