常用模具材料及热处理(PPT49页)

常用模具材料及热处理常用的模具材料有许多种，每一种材料都具有独特的特点和适用范围。

而热处理则是在模具制造过程中必不可少的一步，可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。

以下是几种常用的模具材料和热处理方法。

一、常用的模具材料：1.铝合金：铝合金具有良好的导热性能和成型性能，重量轻，价格便宜。

适用于制造小型模具或高精度的塑料模具。

2.铝青铜：铝青铜具有良好的导热性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，适用于制造高速冲压模和注塑模。

3.铜合金：铜合金具有良好的导热性能和热膨胀系数，适用于制造大型的冲压模和注塑模。

4.微晶玻璃钢：微晶玻璃钢具有高强度、耐磨性和抗腐蚀性能，适用于制造大型的冲压模和注塑模。

5.构造钢：构造钢具有高强度和耐磨性能，适用于制造大型的冲压模。

6.热作模具钢：热作模具钢具有优良的耐热性和抗热疲劳性能，适用于制造高温下工作的模具。

7.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和高温强度，适用于制造化学模具和食品模具。

二、热处理方法：1.淬火：淬火是常用的热处理方法之一，通过迅速冷却材料，使其获得高硬度和高强度。

淬火温度和冷却介质根据材料的不同而不同。

2.回火：回火是淬火后的一个步骤，通过加热材料到一定温度并保持一段时间，降低材料的硬度和脆性，提高其抗冲击性和韧性。

3.淬火回火：将材料先进行淬火然后回火的组合处理，既能获得高硬度也能提高韧性。

4.预淬火：预淬火是在热处理之前先进行一次淬火，然后再进行其他热处理工艺，可以提高热处理的效果。

5.淬火再回火：在完全淬火和回火的基础上，再进行一次淬火和回火，以进一步提高材料的性能。

6.等温淬火：将材料加热到一个特定温度并保持一段时间，然后进行快速冷却，可以使材料获得均匀细小的组织和高硬度。

7.渗碳：通过在材料表面渗入一定的碳元素，提高材料的表面硬度和耐磨性。

总结：常用的模具材料有铝合金、铝青铜、铜合金、微晶玻璃钢、构造钢、热作模具钢和不锈钢等。

热处理方法包括淬火、回火、预淬火、淬火回火、等温淬火、淬火再回火和渗碳等。

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。

热加工模具的材料选择及热处理随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。

本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：热加工类模具用钢的材料分析热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。

它主要用于制造业和加工业。

它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。

热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。

为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。

所以，模具应属于标准化程度较高的产品。

一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。

一、热加工用模模具的功能和作用现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。

现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。

如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。

高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。

适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。

冲压模具常用材料种类及特性如何合理选取模具钢材?（1）模具的选材在设计模具时,合理选取材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作,模具的成形零件凸、凹模材料的选取尤应慎重,通常应考虑以下几点:①生产批量当冲压件的生产批量很大时,凸、凹模材料应选取质量高、耐磨性好的模具钢,对于模具的其他工艺零件的材料要求,也要相应地提高；在少量生产中,可采用成本低耐磨性较差的材料。

②被冲压材料性能、工序性质和凸、凹模工作条件当被冲材料较硬或变形抗力较大时,其凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料；对于凸、凹模工作条件较差的冷挤模,应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合力学性能较好的模具钢,同时应具有一定的硬性和耐热、抗疲劳强度。

③加工规格一般来料都没有加工,这些材料叫坯料,但坯料加工首先要经过铣床、磨床来达到一定尺寸之后才能制造模具。

（2）模具寿命与模具材料的关系①模具凹模刃口高度的估算方法a) 规定模具寿命为2000000~3000000次时,刃口每次研磨量为ffice:smarttags" />0.2mm,每次研磨后的生产量为200000~300000次。

刃口直身高度为2.5~3mm。

b) 若要模具寿命为5000000次,则刃口高度应取4~5mm。

②模具寿命与模具材料的关系凸模凹模通常采用的材料为XW-10、XW-5、XW-41、XW-42、SKD11（Cr12MoV）、ASP23。

以上四种主要钢材特性见表注: 1.以上各种参数均以XW-41为标准的比较值。

2.当冲件材料为SECC、SPCC、SPTE、T3时，通常选凸凹模材料为XW-41。

3.当冲件材料为不锈钢时，通常选凸凹模材料为ASP23。

金属材料现场快速鉴别的方法有哪几种？(1) 火花鉴别火花鉴别是将钢铁材料轻轻压在砂轮上打磨,观察所迸射出的火花形状和颜色,以判断钢铁成分范围的方法、材料不同,其火花也不同。

①20钢流线多、带红色,火束长,芒线稍粗。

冲压模常用材料与热处理冲压模是冲压工艺中常用的工具，它的材料选择和热处理对于模具的性能和寿命有着重要影响。

本文将从常用材料和热处理两个方面来探讨冲压模的相关知识。

一、常用材料1. 高速钢（HSS）高速钢是一种具有优异耐磨性和高硬度的钢材，常用于制作冲头和工作部位较小的冲压模。

其主要成分为碳（C）、钼（Mo）、钴（Co）等，能够在高温下保持较高的硬度和韧性。

2. 高碳合金工具钢高碳合金工具钢具有较高的强度和硬度，适用于制作大型冲压模和工作部位较大的冲头。

该材料的主要成分为碳（C）、铬（Cr）、钼（Mo）等，能够在高温和高应力下保持稳定的性能。

3. 铸铁铸铁是一种经济实用的冲压模材料，具有良好的耐磨性和切削性能。

常用的铸铁有灰铁、球墨铸铁等，其选择取决于模具的具体使用条件和要求。

4. 高硬度合金钢高硬度合金钢具有极高的硬度和抗磨性，适用于制作对摩擦和磨损要求较高的冲头。

该材料的主要成分为碳（C）、钼（Mo）、钨（W）等，能够在高应力和高温下保持较高的硬度和强度。

二、热处理热处理是冲压模制造过程中不可或缺的一步，通过调整模具材料的组织和性能，提高模具的硬度、强度和耐磨性，延长模具的使用寿命。

常用的热处理方法包括淬火、回火和表面处理等。

1. 淬火淬火是指将模具加热到临界温度，然后迅速冷却至室温，以使模具材料的组织发生相变，获得高硬度和高强度。

淬火后的模具具有较高的耐磨性和切削性能，适用于冲压模的工作部位。

2. 回火回火是指将淬火后的模具加热至一定温度，保持一定时间后冷却，以降低模具的硬度，提高其韧性和抗冲击性。

回火后的模具具有较好的韧性和强度，能够抵抗冲击和振动的作用。

3. 表面处理表面处理是通过改变模具表面的化学成分和物理性质，提高模具的耐磨性和抗疲劳性。

常用的表面处理方法包括氮化、渗碳、镀铬等，能够形成一层硬度较高的保护层，延长模具的使用寿命。

总结：冲压模的材料选择和热处理对于模具的性能和寿命具有重要影响。

热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理●热作模具主要用于高温条件下的金属成形，使加热的金属或金属获得所需要的形状。

●按用途可分为热锻模、热镦模、热挤压模、压铸模和高速成形模具等。

●通常在反复受热和冷却的条件下工作，变形加.上的时间越长，受热就越严重。

模具面温升常达300—700°C之间，要求有较高的热强性、热疲劳性和韧性，常选用中碳(wc=0.3%一0.6%)合金钢来制作。

第一节热作模具材料的主要性能要求●工作特点:热作模具是在机械载荷和温度均发生循环变化情况下工作的。

●热作模具材料分类:按照工作温度和失效形式不同，可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢(350一370°C)、中耐热韧性钢(550—600°C)、高耐热钢(600—650°C)等。

有特殊要求的热作模具也可以采用奥氏体型耐热钢、高温合金或硬质合金，甚至是难熔合金来制造。

热作模具材料的使用性能要求●评价热作模具钢的性能指标:室温和高温使用条件下的硬度!强度!韧度等。

●热作模具材料使用时一般有七个方面的性能要求。

(1)硬度热作模具钢的硬度为40—52HRC。

通常模具钢的硬度取决于马氏体中的碳含量、钢的奥氏体化温度和保温时间。

应该指出的是:钢的最佳淬火温度要通过该钢的“淬火温度一晶粒度一硬度”关系曲线来选择。

马氏体中的二次硬化则与钢的合金化程度有关系，随着回火温度的升高，马氏体中的碳含量虽然降低，但如果特殊碳化物呈弥散析出并促使残余奥氏体转变成马氏体，则模具钢的高温硬度将会提高。

(2)强度强度是模具整个截面或某个部位在服役时抵抗静载断裂的抗力。

在压缩条件下工作的模具，可测试其抗压强度。

用拉伸试验测定一定温度下的抗拉强度σb,和屈服点σs,一般模具不允许发生永久的塑性变形，所以要求具有高的屈服强度。

而当模具钢的塑性较差时，一般不用抗拉强度而用抗弯强度σbb作为力学指标，抗弯试验产生的应力状态与许多模具工作表面所处的应力状态极其相似，能精确地反映构料的成分和组织对性能的影响。

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。