塑料模具材料热处理
塑料模具材料热处理是一种通过加热和冷却的技术，改变塑料模
具材料的结构和性能。主要目的是提高塑料模具材料的硬度、耐磨性
和耐腐蚀性等机械性能。
常用的塑料模具材料热处理方法包括淬火、回火、正火、调质等。其中，淬火是最常见的热处理方法，可以提高材料硬度和耐磨性，但
同时也会使材料变脆。为了避免这种情况，常会进行回火或正火处理，使材料更加韧性和耐腐蚀性。
不同的塑料模具材料需要不同的热处理方法和工艺参数，如温度、时间等。因此，对于塑料模具材料的热处理，需要进行充分的材料分
析和工艺设计，以确保达到最佳的机械性能和使用寿命。
对塑料模具钢的要求及热处理 ☆耐腐蚀、硬度高、易切削加工、高镜面性。 钢的热处理： 1.予硬化型塑料模具钢的热处理： ⑴.我国的3Cr2Mo：相当美国的P20，瑞典（ASSAB）的618，德国的40CrMnMo7，日本（日立）的 HPM2。 荐的规范为淬火—840~8800C，油冷， 回火—600~6500C，空冷， 硬度—28~33HRC。 ⑵.美国（AISI、SAE）推荐的P20钢渗碳后的热处理工艺： 淬火—820~8700C， 回火—150~2600C，空冷， 硬度—58~64HRC（渗碳层表面硬度）。 ⑶.德国40CrMnNiMo钢（DIN2738，相当于P20＋Ni或SM3Cr2NiMo）的热处理特性：淬透性比 SM3Cr2Mo更高，保证钢在较大截面上力学性能 均匀，宜做大截面（＞400mm）的塑料模具。钢的冶金质量、加工性优良。抛光性 和电蚀刻性亦好。 供应硬度：280~325HBS 退火工艺：加热温度710~740 0C，炉冷。硬度≤265HBS。 淬火：奥氏体化温度840~8700C，必须予热，予热温度约6500C。形状复杂、尺寸厚薄不均者最好二次予热，第一次约4000C予热，保温时间按0.5~1.0min/mm计算。经予热后的淬火保 温时间按0.5min/mm计算。为使合金元素充分溶入奥氏体，保温时间应足够。 冷却：油冷或180~2200C热浴分级淬火，以热浴为好。热浴冷却保温时间以模具整个截面温度均匀为度，然后出炉空冷到800C左右立即回火。 2小时，空冷。 渗氮：可提高耐热疲劳强度，降低摩擦系数（抗咬合），延长模具使用寿命。以离子渗氮或气体渗氮为宜（干净）。有效渗氮层深度以0.2~0.3mm为宜。硬度550~800HV，渗氮后不宜研 磨，以免渗氮层磨掉。 焊接：焊接时须予热至400~5000C后，进行焊接。焊接后及时消除应力退火，工艺为600~6500C，充分保温后炉冷。 镀铬：该钢可以镀铬，镀铬后应立即进行去氢退火。去氢退火工艺：加热温度180~2000C，保温时间2~4小时。 2.易切削予硬化型塑料模具钢的热处理。 ⑴.8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢，是含硫易切削钢，当热处理到硬度40~42HRC时，其切削加工性良 好，综合力学性能亦好，可研磨抛光到Ra0.025μm该钢有良好的光刻浸蚀性能。 退火：800±100C，保温2~4小时，降温到700~7200C等温，保温4~6小时，炉冷，硬度≤229HBS。 淬火：880~9200C，空冷，硬度63HRC。 淬火加热时间，盐浴炉1.5~2.0min/mm；气体介质炉2.0~2.5min/mm。 仍具有良好的加工性，良好的镜面抛光性能，抛光可达Ra0.040μm，补焊性能好。 退火：760~7800C，保温2小时，670~6900C保温6~8小时，炉冷到≤5300C出炉空冷，硬度217~220HBS。 淬火：860~9200C，油冷或空冷（小零件），σb≥2100Mpa，硬度≥58HRC。经淬火和不同温度回火
第一章模具材料与热处理概述 1 ．马氏体的硬度主要决定于其：碳含量。 2 ．钢的淬透性主要决定于其：合金元素含量。 3 ．表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标是：强度。 4 ．钢的硬度主要决定于其化学成分和组织。在奥氏体、渗碳体、铁素体、珠光体等组织 中 硬度最大的是：渗碳体。随着含碳量的增加，钢的硬度、强度和耐磨性提高，塑性、韧性变差。 5 ．疲劳抗力：是反映材料在交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的性能指标。 6 ．可提高冷作模具钢的抗疲劳性能的因素是: 晶粒细小。 7 ．反映冷作模具材料的断裂抗力常用指标是：抗拉强度。 (P8) 8 ．反映模具的脆断抗力常用的指标是：韧性。(P8) 9．【模具失效】是指模具模具丧失正常的使用功能，其生产出的产品已成为废品，模具不能通过一般修复方法（如刃磨、抛磨等）使其重新服役的现象。 10 ．在模具中常遇到的磨损形式有：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损和氧化磨损。 1 1 ．钢的硬度和红硬性取决于钢的化学成分和热处理工艺。【红硬性】 1 2. 模具的主要失效形式有：断裂失效、过量变形失效、表面损伤失效和冷热疲劳失效。冷热疲劳主要出现于热作模具，在冷作模具上不出现。其它三种形式在冷、热作模具上均可能出现。 1 3 ．模具材料热处理工艺性主要包括：淬透性；回火稳定性；脱碳倾向；过热敏感性；淬火变形与开裂倾向等。 14 ．模具材料的淬火和回火是保证模具工作零件性能的中心环节。 1 5 ．高碳高合金钢锻造时，锤击操作应掌握“二轻一重”和两均匀的操作要领，以减少内应力。 1 6 ．钢的基体组织中，铁素体耐磨性最差，马氏体耐磨性较好，下贝氏体耐磨性最好。对于淬火回火钢，一般认为，在含有少量残余奥氏体的回火钢马氏体的基体上均匀分布细小碳化物的组织，其耐磨性为最好。 1 7 ．对于锻后出现明显沿晶链状碳化物的模坯，须正火予以消除后然后再进行球化退火。 18 ．热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀是压铸模常见的失效形式。 19 ．在磨料磨损的条件下，影响耐磨性的主要因素有硬度和组织。 20 ．碳氮共渗是向工件表层同时渗入碳和氮，并以碳为主的化学热处理工艺。 2 1．热锻模的最终热处理工艺应该是淬火 +低温回火 22 ．T8钢奥氏体化后进行油淬，其组织为 23．马氏体的硬度主要决定于其含碳量的大小 24 ．在T10钢的各种热处理状态中，硬度较低、有较好的切削加工性能的是：退火。 第二章冷作模具材料 1．在冷态下完成对金属或非金属材料进行塑性变形的模具称为：冷作模具。 2．能够造成二次硬化，显著提高钢的热硬性的元素是：钨。 3．常见的调质钢大都属于：中碳低合金钢。 4．在40Cr、 GCr15、 20CrMnTi、 Q235等材料中，淬透性最好的是； 20CrMnTi 。5．在1Cr18Ni9Ti、Cr12、1Cr13、 GCr15等合金中，铬元素含量最少的是： GCr15 。
模具材料的性能对模具寿命有决定性的影响，根据模具的结构和使用情况，合理选用制模材料是模具工程师的重要任务之一。 模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺，是保证模具质量和使用寿命的重要环节，实际使用证明，在模具失效中由于热处理不当引起的占很大比例。 模具用途广泛，工作条件差别大，制造模具的材料范围很广。目前，冲压模、塑料模、压铸模、粉末冶金模的材料以钢为主，有些模具还可采用低熔点合金和非金属材料等。 模具材料的性能要求及选用原则 模具用钢主要性能要求如下： 1，硬度和耐磨性（最重要的模具失效形式，决定模具寿命） 2，可加工性能（模具零件形状复杂，要求热处理变形小） 3，强度和韧性（足够的强度承受高压，冲击载荷等要求高韧性） 4，淬透性、抛光性、耐腐蚀性（塑料及添加剂的腐蚀作用）。 模具用钢按用途可分为三大类： 1，冷作模具钢：制作金属在冷态下变形的模具，包括：冷冲模、冷挤压模、冷镦模、粉末压制模。要求高硬度、高耐磨性及足够强度和韧性。 2，热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包括：热锻模、压铸模。要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳抗力和导热性 3，塑料模具钢：制造各种塑料模具。塑料品种多，要求差别大，其模具材料范围广。主要要求工艺性能高（热处理变形小、抛光性好、耐腐蚀）
选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当考虑经济性。 模具常用热处理工艺 模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。 模具材料热处理：在钢厂内完成，保证钢材质量，如基本力学性能，金相组织要符合国家标准或行业标准。特点是大型工业炉中大批量生产。 模具零件热处理：在模具制造厂完成，或专业热处理厂完成。特点是小批量或单件生产，工艺复杂多样，设备精良。热处理工艺方法，分预备热处理和最终热处理。常用方法有：正火、退火、淬火、调质、渗碳及氮化等，见表。
塑料模具零件的热处理工艺 选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。 1.塑料模具的制造工艺路线 1.1低碳钢及低碳合金钢制模具 例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 1.2高合金渗碳钢制模具 例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 1.3调质钢制模具 例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。 1.4碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。 1.5预硬钢制模具
例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。
2.1渗碳钢塑料模的热处理特点 1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。 2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为 1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。 3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。 4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
模具材料及热处理 1．金属组织 金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性同时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〕。 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、性能相同的组成局部。 固溶体 是一个〔或几个〕组元的原子〔化合物〕溶进另一个组元的晶格中，而仍维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。 固溶强化 由于溶质原子进进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，这种现象喊固溶强化现象。 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。 机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，尽管是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 2．金属硬度 硬度 金属的硬度，是指金属外表局部体积内反抗外物压进而引起的塑性变形的抗力，硬度越高讲明金属反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的力把直截了当D的钢球压进金属外表，并维持一定的时刻，测量金属外表上的压痕直径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，喊布氏硬度，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。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，能够直截了当读出硬度值，不损伤工件外表，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，测量结果不离度大，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、外表淬火层及渗碳层;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。 洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采纳直径(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)。 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AV，以P/AV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，压进深度浅，对工件损伤小。特殊适用于测量零件的外表淬硬层及通过外表化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。然而维氏硬度的试验操作较苦恼，一般在生产上特殊少使用，多用于实验室及科研方面。 硬度值比立表：
塑料模具加工工艺流程 塑料模具加工工艺流程是指将塑料原料通过一系列的加工工序和工艺参数控制，制作出所需的塑料模具产品的过程。下面将介绍一般的塑料模具加工工艺流程。 首先，准备工作是非常重要的。在制作模具之前，需要设计师根据产品的要求制作产品的三维模型，并进行质量验证。然后，根据模型设计制作模具的结构，选择合适的材料。 第二步是制作模具的外形。将设计好的模具结构在一块铁板上进行切割，然后用专用的数控切割机将模具的外轮廓进行切割。切割好后，需要进行边角的磨光和倒角，以避免刃口对模具的损伤。 第三步是模具零件的加工。根据模具的设计图纸，将不同零件进行加工。一般采用的加工方式有铣削、钻孔、螺纹加工等。这些零件通常是用工具机进行加工，以确保加工尺寸的精确度和质量。 第四步是模具的组装。将加工好的模具零件组装在一起，并使用螺栓进行固定。在组装过程中，需要仔细调整模具的位置和垂直度，以确保模具的正确定位和有效运行。 第五步是进行模具的热处理。热处理是为了增加模具的硬度和耐用性。常见的热处理方式是淬火和回火，通过控制热处理时间和温度，使模具达到理想的硬度和强度。
第六步是进行模具的试模。即将模具安装在注塑机上，注射塑料原料，进行模具的试模。通过试模可以检验模具的质量和性能，发现问题并进行调整和修正。 最后一步是进行模块的后处理。包括抛光、喷漆和表面处理等。抛光是为了提高模具的光滑度和亮度，以增加产品的表面质量。喷漆是为了保护模具，增加其耐蚀性和美观性。而表面处理可以根据不同的需求进行选择，如电镀、喷砂等。 总结起来，塑料模具加工工艺流程包括准备工作、外形制作、模具零件加工、组装、热处理、试模和后处理等步骤。每个步骤都需要严格控制工艺参数，以确保模具的精确度和质量，从而制作出满足产品要求的塑料模具产品。
压铸模具的表面处理技术要求较高近年来，各种压铸模具表面处理新技术不断涌现，但总的来说可以分为以下三个大类：（1）传统热处理工艺的改进技术；（2）表面改性技术，包括表面热扩渗处理、表面相变强化、电火花强化技术等；（3）涂镀技术，包括化学镀等。 1、传统热处理工艺的改进技术 传统的压铸模具热处理工艺是淬火－回火，以后又发展了表面处理技术。由于可作为压铸模具的材料多种多样，同样的表面处理技术和工艺应用在不同的材料上会产生不同的效果。史可夫最近提出针对模具基材和表面处理技术的基材预处理技术，在传统工艺的基础上，对不同的模具材料提出适合的加工工艺，从而改善模具性能，提高模具寿命。热处理技术改进的另一个发展方向，是将传统的热处理工艺与先进的表面处理工艺相结合，提高压铸模具的使用寿命。如将化学热处理的方法碳氮共渗，与常规淬火、回火工艺相结合的NQN（即碳氮共渗－淬火－碳氮共渗）复合强化，不但得到较高的表面硬度,而且有效硬化层深度增加、渗层硬度梯度分布合理、回火稳定性和耐蚀性提高，从而使得压铸模具在获得良好心部性能的同时，表面质量和性能大幅提高。 2、表面改性技术 21、表面热扩渗技术 这一类型中包括有渗碳、渗氮、渗硼以及碳氮共渗、硫碳氮共渗等。 211、渗碳和碳氮共渗 渗碳工艺应用于冷、热作和塑料模具表面强化中，都能提高模具寿命。如3Cr2W8V钢制的压铸模具，先渗碳、再经1140～1150℃淬火，550℃回火两次，表面硬度可达HRC56～61，使压铸有色金属及其合金的模具寿命提高1。8～3.0倍。进行渗碳处理时，主要的工艺方法有固体粉末渗碳、气体渗碳、以及真空渗碳、离子渗碳和在渗碳气氛中加入氮元素形成的碳氮共渗等。其中，真空渗碳和离子渗碳则是近20年来发展起来的技术，该技术具有渗速快、渗层均匀、碳浓度梯度平缓以及工件变形小等特点，将会在模具表面尤其是精密模具表面处理中发挥越来越重要的作用。 212、渗氮及有关的低温热扩渗技术 这一类型中包括渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、氧氮共渗、硫氮共渗以及硫碳氮、氧氮硫三元共渗等方法。这些方法处理工艺简便、适应性强、扩渗温度较低（一般为480～600℃）、工件变形小，尤其适应精密模具的表面强化，而且氮化层硬度高、耐磨性好，有较好的抗粘模性能。3Cr2W8V钢压铸模具，经调质、520～540℃氮化后，使用寿命较不氮化的模具提高2～3倍。 美国用H13钢制作的压铸模具，不少都要进行氮化处理，且以渗氮代替一次回火，表面硬度高达HRC65～70,而模具心部硬度较低、韧性好，从而获得优良的综合力学性能。氮化工艺是压铸模具表面处理常用的工艺，但当氮化层出现薄而脆的白亮层时，无法抵抗交变热应力的作用，极易产生微裂纹，降低热疲劳抗力。因此，在氮化过程中，要严格控制工艺，避免脆性层的产生。最近，国外提出采用二次和多次渗氮工艺。采用反复渗氮的办法可以分解容易在服役过程中产生微裂纹的氮化物白亮层，增加渗氮层厚度，并同时使模具表面存在很厚的残余应力层，使模具的寿命得以明显提高。此外还有采用盐浴碳氮共渗和盐浴硫氮碳共渗等方法。这些工艺在国外应用较为广泛，在国内较 少见。如TFI＋ABI工艺，是在盐浴氮碳共渗后再于碱性氧化性盐浴中浸渍。工件表面发生氧化，呈黑色，其耐磨性、耐蚀性、耐热性均得到了改善。经此方法处理的铝合金压铸模具寿命提高数百小时。再如法国开发的硫氮碳共渗后进行氮化处理的oxynit工艺，应用于有色金属压铸模具则更具特点。 213、渗硼 由于渗硼层的高硬度（FeB：HV1800～2300、Fe2B：HV1300～1500）、耐磨性和红硬性，以及一定的耐蚀性和抗粘着性，渗硼技术在模具工业中获得较好的应用效果。但因压铸模具工作条
注塑成型工艺流程 注塑成型工艺是一项具有重要意义的加工技术，它使用塑料粉末为原材料，经过加热、混炼、注入型腔后，并在模具内经过冷却凝固而形成的塑料件，其特点是制造周期短、尺寸精度高。 注塑成型流程包括：塑料原材料的准备、模具的设计、制作和安装、加热和混炼、注塑成型、冷却、取模和装配等。 1.料原材料的准备。根据要求选择合适的塑料原材料，把塑料原料粉末研磨到恰当的粒度，然后加入如护肤剂、防老剂等助剂，搅拌均匀。 2.具的设计和制作。以塑料件的图纸和技术要求为依据，进行模具的设计，由有特殊的经验的模具设计师来完成，并且要按照要求结构设计型腔和模具热流道，如果需要，还要考虑减模型腔和冷却模糊。模具制造完成后，要经过试模，保证模具精度，再经过热处理过程，使之变得更加硬、坚硬。 3.热和混炼。根据塑料的种类，选择合适的加热温度。加热塑料原料，使之熔化，然后搅拌均匀而形成流动的塑胶液；如果需要，还可以在此过程中添加一定量的活性添加剂来提高塑料的性能。 4.塑成型。把熔化的塑料控制到要求的温度，然后通过压力由塑料机高压注射到模具内型腔中形成一个型块，当型块凝固成型后，由塑料机把型块推出模具外。 5.却。在塑料件与模具分离之前，要让型块先在模具内完成冷却，以确保塑料件尺寸的精度，冷却的方法有：喷水冷却和模内冷却。
6.模。当塑料变固后，从模具内将型块取出，并彻底清洁模具表面，以免对下次注塑形成不良影响。 7.装配。将从模具中取出的塑料件分别进行检查，检查其尺寸是否符合要求，然后根据产品结构装配成完成产品。 注塑成型工艺流程是非常复杂的，不仅要精通模具设计、制造和安装，还要有一定的控制能力。在实施过程中，操作者要密切关注每一个细节，做好参数控制，以确保产品质量。 以上就是注塑成型工艺流程的总体介绍，注塑成型工艺是一种具有重要意义的加工技术，它可以用来生产各种规格的塑料件，被广泛应用于航空航天、电子、家电、医疗行业等多个领域。同时，也要根据不同的产品要求，对注塑成型工艺进行细致的控制，以保证产品的质量。
模具材料及热处理复习思考题 1、名词解释题：基体钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、热稳定性、热疲劳、降碳高速钢、钢结硬质合金。 答：1.基体钢：成分与高速钢淬火后的基体组织成分大致相同，而性能有所改善的一类钢 2.预硬型塑料模具钢：钢厂供货时已预先对模具钢进行热处理，使之达到了模具使用时的硬度 3.时效硬化型塑料模具钢：是指模具零件在淬火（固溶）后变软（硬度约为28-34HRC），便于切削加工成形，然后再进行时效硬化，获得所需的综合力学性能 4.热稳定性：钢在受热过程中保持组织和性能稳定的能力。 5.热疲劳：金属材料由于温度梯度循环引起的热应力循环（或热应变循环），而产生的疲劳破坏现象，称为热疲劳。 6.降碳高速钢：是为了提高韧性而研制出来的一种降碳降钒的低碳高速钢类型的冷作模具钢 7.钢结硬质合金：是以难熔金属碳化物为硬质相，以合金钢为粘结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型模具材料 2、冷作模具钢应具备哪些性能？ 答：1.模具的耐磨性2.模具的韧性3.模具的强度4.模具的抗疲劳性能5.模具的抗咬合性6.模具的温度 7.可锻性8.可加工性9.可磨削性10.热处理工艺性 3、为什么碳素工具钢不宜制作大中型和复杂的模具零件。 答：由于碳素工具钢在珠光体和贝氏体区的过冷奥氏体稳定性低，造成模具钢淬透性低，淬火温度范围窄，淬火变性大，较大的模具就不能淬透，较大模具表面淬硬层和中心部分之间的硬度相差很大，容易使模具在淬火时形成裂纹，并且这类模具钢很容易产生过热，与合金钢相比，制造的模具零件使用寿命低，因此不宜制作········ 4、各类塑料模对所使用的材料应有哪些基本性能要求。 答：1.足够的强度和硬度2.良好的耐磨性和耐腐蚀性3.足够的韧性4.较好的耐热性能和尺寸稳定性5.良好的导热性6.塑性好，变形抗力小，可锻性好7.优良的切削加工性和磨
新国标中塑料模具钢推荐的牌号及热处理 张先鸣 【摘要】对新国标中塑料模具钢推荐的牌号,化学成分、用途及热处理制度进行浅述,以便使用者在生产实践、科研中有所借鉴. 【期刊名称】《模具制造》 【年(卷),期】2016(016)012 【总页数】5页(P85-89) 【关键词】塑料模具钢;牌号;化学成分;热处理 【作者】张先鸣 【作者单位】冷水江天宝实业有限公司,湖南冷水江417500 【正文语种】中文 【中图分类】TG659 随着近半个世纪以来石油化工工艺的迅猛发展，塑料产量迅速增加。塑料已经和钢铁、木材、水泥一起构成现代社会的四大基础材料。大量塑料制品在生产过程中需要采用模具压制成型，在很大程度上促进了模具工业的发展。模具材料是影响模具质量、性能和使用寿命的关键因素，也是模具工业发展中十分重要的一环。目前，塑料模具材料仍以模具钢为主，模具钢的发展推动了工业产品向高级化、多样化、个性化、高附加值的方向发展。世界各国都把模具钢产量统计到合金工具钢中，而模具钢产量约占合金工具钢的70%～80%[1]，各工业发达国家合金钢产量约占国产量的0.1%。我国模具钢已基本形成较完整的钢种体系，并制修订有相应的国家
标准GB/T1299-2014《工模具钢》[2]。 我国过去无专用塑料模具用钢，近年来在国家有关部委的支持下，科技工作者和许多单位针对不同用途，在引进国外塑料模具用钢的同时，自行研制和开发出一些性能优异的新型塑料模具钢。 根据塑料模具钢的工作条件，一般说来塑料模具钢应具有下列特点：①具有一定的综合力学性能模具钢材料纯洁，组织均匀致密，无网状带状碳化物、中心疏松、偏析及白点等缺陷，热处理后具有良好的耐磨性、足够的强韧度和高的硬度；②具有优良的可加工性材料切削加工容易、热处理变形小、尺寸稳定性好、淬透性高和良好的等向性，一些模具还要求有一定的可焊接性；③具有良好的热导性和低的热膨胀系数，硬化状态下具有良好的镜面抛光性（成型表面粗糙度Ra≤0.1μm）和花纹图案刻蚀性；④具有较高的耐氯氟腐蚀性和一定耐热性[3]。 塑料模具钢一般可分为时效硬化型塑料模具钢（含镜面模具钢）、耐腐蚀型塑料模具钢、渗碳型塑料模具钢、预硬化型塑料模具钢（含易切削钢）、调质型塑料模具钢和淬硬型塑料模具钢6个大类。目前应用较多的是非合金模具钢；预硬化型模具钢；耐腐蚀型模具钢。 GB/T 1299-2014《工模具钢》新标准中有塑料模具钢21个，在GB/T 1299-2000原有《合金工具钢》标准3Cr2Mo、3Cr2MnNiMo两个牌号基础上，新增19个品种，大大增加了塑料模具钢牌号，镍铜系时效硬化型镜面塑料模具钢、低合金马氏体时效塑料模具钢、无碳（或微碳）沉淀硬化超高强度钢等高性能模具钢均纳标。为此，在新制定的系列GB/T《塑料模具钢》时，将优先划分以下3个部分：第1部分：非合金模具钢；第2部分：预硬化型模具钢；第3部分：耐腐蚀型模具钢。笔者就新国标中推荐的塑料模具钢的特点及热处理制度作一简要介绍，以便使用者在生产实践、科研中有所借鉴。 非合金模具钢，牌号头带“SM”，即“塑模”汉语拼音的第一个大写字母、以二
塑料制品的退火处理 塑料制品的退火处理是指塑料在料筒里塑化不均或者产品在模腔内冷却速度不均而引起产品内应力的存在导致产品在以后有变形.开裂.老化等原因。退火处理是在产品在室内，用热液体介质如热水，热矿物油，热甘油等液体，加热到比产品使用温度高20-35度或者比产品的热变形温度低25-35度的温度下，将产品放进去，退火的时间长短要视产品的壁厚而定，越厚的壁要退火的时间越长。要注意，经退火的产品拿出热液体后要摆平让它自然冷却，不可以用冷水采取速冷的方法。 退火的产品一般为PC，PS等塑料，对于POM，PVC等塑料就不用退火处理的。 塑料制品退火处理的目的是消除内应力。比如在制品薄厚的交接部位，厚的部位降温慢、薄的部位降温快些，则连接处发生不均匀收缩，结果这里有应力集中现象。在有金属镶件的四周，这种现象更明显。如不进行退火处理，过段时间，在应力集中部位会产生裂纹，甚至开裂或者变形。 退火方法：一般是把制品浸在热油或热水中，也可在热风循环中，按塑料品种的不同，调节退火温度，一般用低于制品热变形温度10－20度，过高温度中制品要变形，但不能温度过低，过低温度退火，不能达到退火效果。 几种常用塑料的退火条件见下表： 塑料处理介质温度（度）制品厚度 mm 处理时间（分 钟） 尼龙油100 12 15 ABS 空气或水80 16-20 PC 空气或油120 1 30-40 PE 水60 >6 60 PP 空气100 <6 15-30 PS 空气或水60-70 <6 30-60 PSU 空气或水160 <6 60-180 POM 空气浴退火 140～150℃×壁厚每增5mm即增加40～ 60min； 油浴退火 140～150℃×壁厚每增5mm即增加20～ 30min
目前常用的塑胶模具表面处理方法有氮化、电镀、晒纹及喷砂。其中氮化与电镀就是一种提高模具寿命的方法,而晒纹与喷砂则就是一种模具表面的装饰方法。 一、氮化 氮化分为渗氮与氮碳共渗。此种工艺的最大优点就是热处理温度低(一般就是500—600℃),热处理后变形小,生成氮化物层很硬,使模具的耐磨性及抗咬合性提高。模具的耐蚀性耐热性及抗疲劳强度有很大改善。 1.渗氮:渗氮的方法分为气体渗氮、液体渗氮、固体渗氮、离子 渗氮等。我们目前比较常用的就是气体渗氮,就是将氨气 (NH3)通入约550℃的炉中,靠氨气分解所得的氮渗入钢中。 氮化时间较长,一般浅层每小时大约在0、015-0、02mm左右, 深层渗氮速度每小时约0、005-0、015mm。而在高合金钢中, 由于合金元素含量较多,氮的扩散速度低,渗氮速度会较上述 数据低。气体渗氮的时间(工件小于300X300X50mm)一般为 8-9小时,渗层深度为0、1-0、2mm之间,渗氮后的表面硬度 为HV850—1200之间(HRC65-72),且表面颜色泛亮。 2.氮碳共渗:即就就是我们所说的软氮化,也称之为液氮。氮碳共 渗温度比渗氮温度稍高,对渗层硬度不会造成很大的影响。也 不会增加渗层脆性,但可增加扩散速度。氮碳共渗一般采用 570℃左右为好,低碳钢可以在600℃以上进行氮碳共渗,以 获得较厚的化合物层。氮碳共渗的最初3小时内渗层深度增 加最快,超过6小时后,渗层深度增加不很明显,因而氮碳共 渗的时间一般不超过6小时。氮化层的深度一般为0、05-0、 100mm,表面硬度为HV1000(RC68以上)表面颜色呈深灰色。
3.氮化对材料的一些要求: (1)在氮化温度下,只要不发生退火的材料均可进行氮化。 (2)含铬量比较高的金属(如420、S136、2083、M300)等均不可 进行气氮(因含铬过高气体难以打入到钢材里面)。 4.氮化以后的一些现象 (1)工件氮化后表面会出现一些“肿胀”现象,这就是在工件表 面上形成一层很薄(0、02—0、03mm)的白亮层,且比较软, 此层必须打磨掉以后工件才能恢复到它原来的尺寸,取掉 此层后的硬度也就是最硬的。 (2)对于一些薄壁,尖角及螺纹的地方在氮化时应加以适当的保 护,以防止开裂。 5.氮化与烧焊的关系 (1)工件在加工过程中,如果曾经烧过焊,在送氮化时一定要告 诉热处理厂,以方便其进行局部回火处理,否则氮化后工 件硬度不均,且容易开裂或崩掉。 (2)当工件在氮化完以后由于使用不当而崩边或其它原因需要 烧焊时,如果大面积,则必须送回热处理厂进行退氮处理 (加热到800℃以上),再烧焊,加工完后再氮化(注意:可 能会造成整个工件的硬度改变)。如属局部烧焊,则有两种 方法,一就是将氮化层打磨掉烧焊,另一种就是局部加热 烧红等退氮后再烧焊。 二、电镀 电镀的目的就是防腐蚀,提高模具表面硬度及耐磨性、抗擦伤与抗咬合、方便脱模、以增加模具的寿命。目前比较常用的方法就
塑料成型工艺及模具设计 随着现代工业的快速发展，塑料制品在工业生产、日用生活、医疗保健等诸多领域得到广泛应用。但要制成一个优质的塑料制品，离不开塑料成型工艺及模具设计两个重要环节。 塑料成型工艺是将塑料加工成所需形状的工艺过程，其主要工艺流程包括注塑、吹塑、挤塑、压塑等。其中，注塑是应用最广泛的一种成型工艺，其特点是生产效率高、产品质量稳定、可生产的产品种类多等。具体地，注塑工艺是通过高压将塑料熔融后注入模具中，并在模具中冷却成型。注塑机是注塑的基本设备，通过输送系统将塑料颗粒加热熔化，然后将其压入模具中，冷却成型，最后得到我们所需的产品。 模具设计是指为了得到符合产品设计要求的塑料制品而进行的构思、设计、制造、试产等一系列工作。模具设计的好坏直接影响产品的质量和生产成本。一个好的模具应当具备以下特点：稳定性好，寿命长，成型精度高等。 在模具设计过程中，必须考虑以下几个方面： 一、模具结构设计： 在模具的结构设计阶段，应根据塑料制品的要求，先设计出产品的形状和尺寸，在此基础上设计出模具的分型面、流道系统、射出口等，以确保产品形状准确无误，生产效率高。 二、材料选择：
模具的材料选择直接影响其性能和使用寿命。一般模具材料的选择有钢铁、铝合金等，其中以钢铁最为常见。钢铁模具的优点是强度高、硬度大、磨损性能好等。 三、热处理： 模具热处理非常重要，其目的是改变模具材料的物理和化学性质，提高模具的硬度、强度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。 四、制造工艺： 模具的制造方法有冷加工和热加工两种，冷加工相对简单，但制作周期长、工艺复杂度低，适用于小批量生产；热加工的制作周期短、生产效率高，但工艺复杂度高，适用于大批量生产。 总之，塑料成型工艺和模具设计是制造优质塑料制品的核心环节。只有究极掌握这两个技术，才能生产出高品质、高性能、低成本的塑料制品。
时效处理 1、时效处理的概念 为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。 时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。 时效处理可分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。 金属结构件在铸造、焊接、锻压和机械切削加工过程中，由于热胀冷缩和机械力造成的变形，在工件内部产生残余应力，致使工件处于不稳定状态，降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能，使工件在成品后使用过程中因残余应力的释放而产生变形和失效。为消除残余应力，传统的工艺方法是采用自然时效和热时效。 自然时效是将工件长时间露天放置（一般长达六个月至一年左右），利用环境温度的不断变化和时间效应使残余应力释放。 热时效（TSR）工艺是目前广泛采用的传统机械加工方法，其原理是用炉窑将金属结构件加热到一定温度，保温后控制降温，达到消除残余应力的目的，可以保证加工精度和防止裂纹产生。 振动时效（VSR）工艺是一种可完全取代TSR和NSR的工艺，其原理是用振动消除残余应力，可达到TSR工艺的同样效果，并在许多性能指标上超过TSR。 将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。 超声波时效法用于对机械零件焊接修复部位进行消除残余应力和强化处理。因此，超声波时效法在机械制造业和维护过程中具有广阔的应用前景。超声波时效方法的特点：1.是目前最彻底消除残余应力的时效方法（各种时效方法消除残余应力的情况如下：振动时效230-55%、热时效40-80%、热时效40-80%、超声
毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
目录 1 引言 1.1 一种新型的冷作模具材料DC53 (4) 1.2 模具的基本介绍与成分影响 (9) 1.3 DC53与传统冷作模具钢材料的比较 (14) 1.4 论文的目的与意义 (20) 1.5 设备 (21) 2. 热处理工艺 2.1 53的热处理工艺 (23) 2.2 DC53与SKD11的热处理工艺相比较 (34) 2.3 回火脆性问题与解决方案 (35) 2.4 DC53的拉丝慢裂问题分析结论 (37) 致谢 (38) 参考文献 (39)
第一章引言 1.1一种新型的冷作模具材料DC53 DC53作为一种新型的冷作模具钢种，在国内的国内牌号为Gr8Mo2SiV，600°C回火硬度下降仅为HRC52.4，所以温度不能过高，520°C左右硬度峰值，500°C冲击韧性差，表性一定的高温回火脆性，600°C冲击韧性很好，但应诉下降.达不到使用要求 DC53（SLD8）冷冲模合金钢其性能有：冲裁模、冷作成形模、深拉模、成形轧辊、冲头（高温回火后硬度可达HRC60或以上，并有利于线切割加工） DC53模具钢材是对SKD11进行改良的新型冷作模具钢，其技术规范载于日本工业标准（JIS）G4404。它克服了SKD11高温回火硬度和韧性不足的弱点，将在通用及精密模具领域全面取代SKD11。其韧性是SKD11的2倍，DC53的韧性在冷作模具钢中较为突出， 特宝金属提供图案 用DC53制造的工具很少出现裂纹和开裂，大大提高了使用寿命与此同时D C53之三个优良特性(1)DC53的热处理硬度比SKD11高: DC53高温(520-530℃) 回火后可达62-63HRC高硬度,因此,DC53的强度及耐磨损性比SKD11更能发挥其性能;(2)韧性比SKD11高二倍:在冷加工用工具钢中,DC53的韧性最高,因此可防止工具、模具之龟裂与崩缺,用DC53制造的工具很少出现裂纹和开裂,大大提高了使用寿命;(3)DC53可改善SKD11之巨大碳化物:DC53巨大碳化物之大小,改善为SKD11的1/3以下,因此可防止造成模具损伤原因之刀口碎裂(Chipping)等. 而且DC53具有五种优秀的实用特性(1)DC53的切削性、研磨性良好:切削性、研磨性皆比SKD11优秀,所以加工工具寿命较长,加工工时数较省;(2)在热处理上之优点:DC53淬火硬化能比SKD11高,所以可改善真空热处理时硬度不足之缺陷;(3)DC53在线切割加工上之优点:高温回火可减轻残留应力及消除残留沃斯田铁,能防止线切割加工产生龟裂、变形之困扰;(4)在表面硬化处理上之优点: 表面硬化处理后DC53的表面硬度比SKD11高,因此可提高模具性能;(5)在修补焊接作业上之优点:由于DC53的预热及后热温度均比SKD11低,所以修补焊接作业较简便.