冷冲模材料与热处理

Cr12的热处理工艺
Cr12的热处理工艺
Cr12是应用广泛的冷作模具钢，具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性，但冲击韧性差。

主要用作承受冲击负荷较小，要求高耐磨的冷冲模及冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺纹滚模等。

目录
一、冲头的工作环境与失效分析•2
二、冲头的性能要求•4
三、冲头材料化学成份与临界•4
四、冲头化学成份作用•4
五、冲头的加热设备及冷却剂概述•5
六．冲头的热处理•8
【1】预先热处理
（1）球化退火
退火温度选择
退火时间选择
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（2）去应力退火
【2】最终热处理
（1）淬火
不同淬火温度选择对材料力学性能影响
淬火时间的选择
不同淬火冷却介质对力学性能影响
（2）回火
回火温度确定
回火时间确定
七、回火时应注意的问题•17
八、淬火过程中常出现的缺陷防止方法•17
九、结论•18
2016。

冲压模具课程设计冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或者塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

冲压模具在冷冲压加工中，将材料（金属或者非金属）加工成零件（或者半成品）的一种特殊工艺装备，称之冷冲压模具（俗称冷冲模）。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率与生产成本等，与模具设计与制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益与新产品的开发能力。

我国的冲压模具设计制造能力与市场需要与国际先进水平相比仍有较大差距。

这些要紧表现在飞行器钣金件、高档轿车与大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，不管在设计还是加工工艺与能力方面，都有较大差距。

覆盖件模具，具有设计与制造难度大，质量与精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。

尽管在设计制造方法与手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。

标志冲模技术先进水平的多工位级进模与多功能模具，是我国重点进展的精密模具品种。

有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。

因此我们在学习完《飞机钣金成形原理与工艺》等模具有关基础课程后，安排了模具设计课程设计，以帮助我们掌握模具设计的过程，为以后参加工作打下基础。

设计内容一、零件的工艺性分析图1 零件图1）零件的尺寸精度分析如图1所示零件图，该零件外形尺寸为R11，19；内孔尺寸为R3，6，均未标注公差，公差等级选用IT14级，则用通常精度的模具即可满足制件的精度要求。

2）零件结构工艺性分析零件形状简单，适合冲裁成形。

3）制件材料分析制件材料为45钢，抗剪强度为432～549Mpa，抗拉强度为540～685Mpa，伸长率为16%。

1.W6Mo5Cr4V2 钢冷冲模(冲钉)的热处理生产实践对于冷冲模（冲钉）的强度、韧性和耐磨性提出越来越高的要求，单纯的追求强度和硬度往往带来韧性的不足，改善冷冲模（冲钉）的强韧性对提高其使用寿命十分重要。

与W18Cr4V相比，由于钨含量的减少和钼的加入，使W6Mo5Cr4V2钢的铸态共晶莱氏体比较细小，碳化物不均匀性大有改善。

该钢的热塑性比较好，便于通过锻造来进一步改善碳化物分布。

经过相同程度的热变形后，其碳化物不均匀度比W18Cr4V钢优1~2级。

由于淬火加热时钼碳化物（FeMo）6C的溶解温度比钨碳化物（FeW）6C的低，所以W6Mo5Cr4V2钢淬火加热温度范围较窄，过热倾向大，因此，加热温度应控制更严格一点，同时由于钼的氧化倾向大，盐浴要求充分脱氧。

（1）等温球化退火W6Mo5Cr4V2钢锻坯退火规范见图1所示。

等温球化退火的目的是使共析碳化物颗粒化，为下一步热处理打下基础。

退火组织为共晶碳化物+颗粒状及点球状珠光体，碳化物总的质量分数在（27~29）%，其中M6C型、MC型碳化物和M23C6型碳化物分别约占16%、3%和9%，退火硬度小鱼250HBS（2）淬火温度对组织的影响随着淬火温度的提高，W6Mo5Cr4V2钢的晶粒长大，在1140~1160℃温度范围内加热仍然保持比较细小的晶粒；当温度提高到1240℃、溶入奥氏体的Cr、W、Mo、V等的碳化物增多，因此晶粒迅速长大，强度略下降，冲击韧性降得更低。

图2 淬火温度对W6Mo5Cr4V2钢硬度的影响（580℃回火3次）（3）淬火、回火对力学性能的影响淬火、回火对W6Mo5Cr4V2钢的硬度和其他力学性能影响见图2、3.冷冲模的性能要求与刀具有所不同。

刀具要求钢的红硬性，所以采用较高的淬火温度；冷冲模对红硬性要求较低，对冲击韧性要求较高。

适当的降低W6Mo5Cr4V2钢的淬火温度（比正常淬火温度低100℃）可以获得较好的强韧性，耐磨性可已进一步提高，低温淬火处理的冷冲模的使用寿命大有提高图3 淬火、回火温度对W6Mo5Cr4V2钢力学性能的影响（4）等温淬火工艺图4为W6Mo5Cr4V2钢冷冲模采用低温加热等温淬火后，在厚度为8~10mm的45Mn钢板上冲制不同规格的链条，模具（冲钉）可以冲制（4~5）万件、模具未破碎，还可以继续使用。

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。

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。