模具材料与热处理

案例1 Tl0钢冲裁凹模的热处理组合凹模如图1-1所示，模具材料为Tl0钢，硬度为60～64 HRC，要求了解材料的性能并掌握热处理规范。

图1-1 Tl0钢组合凹模T10钢为过共析低淬透性冷作模具钢，含碳量在0.95%～1.15%之间，价格便宜，原材料来源方便，加工性能良好，淬火温度低，热处理后具有较高的表面硬度和较好的耐磨性。

由于碳素工具钢淬透性低、淬火温度范围窄、淬火变形大，因此不宜制作大中型和复杂的模具零件，只适宜制造尺寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。

T10钢热处理性能较好，在780℃～800℃加热，仍保持细晶粒组织，而且淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，有利于耐磨，所以应用较广，适宜制造耐磨性要求较高的模具，如冷冲模、拉丝模、切边模等。

碳素工具钢的淬透性依工件大小差异很大。

实践证明：截面尺寸小于4～5 mm时油冷可淬透；5～15 mm时必须水冷才能淬透，超过20～25 mm时水冷也不能淬透。

碳素工具钢淬火后存在较大内应力，韧性低，强度也不高，必须再经过低温回火，使钢中的残余内应力消除，力学性能得到改善，模具才能得以应用。

该模具是组合凹模，其中15mm处为配合尺寸，要求变形小。

因孔型多，尺寸较大，采用Tl0钢淬火变形开裂可能性较大，要保证T10钢淬火变形小，常采用碱浴分级淬火。

而该模具厚度为32 mm，超过了Tl0钢碱淬的临界尺寸，不能淬透；若采用水淬油冷，销钉孔处又易开裂，现采用预冷后三液淬火，其工艺曲如图1-2所示。

图1-2 T10钢组合凹模的淬火工艺曲线采取的热处理工艺措施有：(1)延迟淬火。

T10钢模具淬火过程中，热应力起主要作用。

延迟淬火是减少热应力的措施之一，其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到740℃左右然后进行淬。

740℃左右时，模具呈樱红色，表面挂白盐。

(2)由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非工作部位硬度要求不太高，可采用仅使刃口局部淬硬的方法，以减小模具淬火后的比容变化；有利于防止淬火变形。

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。

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。

模具技术要求一．模具材料及热处理要求1.拉延、成形类模具●外板件拉延序凸模、凹模及压边圈使用GGG70L铸铁，淬火硬度HRC50—55；内板件凸模、凹摸及压边圈使用MoCr铸铁，淬火硬度HRC50-55。

特殊情况下须渗氮或TD处理（模具图纸会签时确认）。

●变形剧烈及高强度钢板(抗拉强度≥350MPa）的制件应采用整体镶Cr12MoV；淬火硬度要达到HRC58—62。

●基体采用HT300。

采用键槽与螺栓链接。

●GGG70L铸件厂:天津虹岗或长城精工或经甲方认可的同等铸造品质铸造厂。

2。

冲裁类模具●普通板料零件料厚小于或等于1。

2mm的刃口镶块可采用空冷钢（7CrSiMnMoV 或ICD-5),淬火硬度HRC55-60；料厚大于1.2mm的采用Cr12MoV材料,淬火硬度为HRC58～62。

料厚大于等于1。

4mm的镶块采用波浪刃口。

●高强度板的制件采用Cr12MoV材料,淬火硬度为HRC58~62。

●所有凹模镶块、废料刀均采用背托，凹模采用镶块结构，凸模可采用整体结构。

●模具基体采用HT300.3.翻边、整形类模具●中大型模具凹模镶块原则上应采用侧面固定式以便于调整；小型模具可采用整体式结构,料厚大于1.4mm的凹模采用镶块式。

●零件料厚小于或等于1.2mm,材料可选用MoCr/7CrSiMnMoV;零件料厚大于1.2mm 的采用Cr12MoV或与之相当的材料（应取得甲方工艺认可，具体以会签为准）。

●普通板料的制件凸模可采用合金铸铁，表面淬火硬度不低于HRC50；高强度板的制件采用Cr12MoV材料，淬火硬度为HRC58-62；如采用分体或镶块式基座（底板）可采用HT300的材料。

●对于部分易拉毛部位,必要时需进行TD处理.4.压料（退料)顶出器可采用铸造结构，但应根据其强度要求，决定用铸铁或球铁或铸钢材料(工艺会签时，甲方根据具体结构决定)。

5.其它部件材质及热处理按国家标准执行.二．模具结构及技术要求1.模具结构1。

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。

冲压模具金属材料及热处理工艺技术要点摘要：冲压模具常用金属材料热处理工艺，需要严格控制各个环节质量，保证金属材料性能的基础上，经过热处理后经过冲压处理成为设备零部件，促进设备抗磨损与耐压性能提升，延长设备使用寿命。

但金属材料热处理过程中容易出现变形问题，变形严重时直接造成材料开裂，影响到材料质量，本文就此展开论述。

关键词：冲压模具；热处理工艺；技术控制1、冷冲压模具常用金属材料1.1碳素工具钢材料在我国碳素工具钢的产量非常大，使用也非常广泛。

这主要是因为碳素工具钢具备一些显而易见的优点：第一，可锻性好，方便锻造成所需的形状；第二、退火易软化，退火之后迅速软化，便于下一步的加工流程；第三、切削加工性好，因为碳素工具钢硬度小，非常容易进行切削处理；第四、价格便宜，这是决定碳素工具钢得以广泛使用的根本原因。

但同时，碳素工具钢也还存在许多不足之处，比如淬透性低，需额外通过水作为加工过程中的冷却剂，如此就会造成碳素工具钢发生更多的变形及断裂等问题。

因为碳素工具钢具备的这些优缺点，它适用的模具一般都具有这样的特点：尺寸较小，受力不大，形状较为简单，且对形状的变行要求不是很高，用碳素工具钢制作这样的模具，可以节省大量资源，但对于那些大受力、形状复杂、形状变形要求高的模具用碳素工具钢并不适合。

1.2高碳高铬模具钢材料与碳素工具钢相比，高碳高铬模具钢表现出了更好的淬硬性、淬透性、耐磨性，高碳高铬模具钢因为本身不容易发生变形等特性，被看作是高耐磨及微变形模具钢，高碳高铬模具钢要比高速钢在承载能力方面稍低。

高碳高铬模具钢的缺点是碳化物有比较严重的偏析问题，在实际冲压过程中必须对其反复进行改锻、镦拔，以逐步改善材料内碳化物的均匀水平，如此才会提升高碳高铬模具钢的使用性能。

1.3高速钢材料目前使用的高速钢，多是通过添加钼系元素等方式锻造出来的，高速钢因而具有非常优秀的使用性能，优势最明显的地方就是热塑性及强韧性都非常高，也因此获得非常大的发展空间，在冷作模具高精度及大批量工业化生产中，占有非常重要的地位。

模具材料及热处理新工艺新技术模具材料及热处理是现代制造业中非常重要的关键技术。

随着制造业的不断发展和进步，对模具材料和加工工艺的要求也越来越高。

新的工艺和技术在模具材料的选用和热处理工艺上有着重要的应用和意义。

下面将介绍一些模具材料及热处理新工艺新技术的应用和发展。

首先，关于模具材料的选用，传统的模具材料主要包括工具钢、冷作模具钢、高速钢等。

这些材料具有一定的硬度和耐磨性，但在一些特殊环境下存在一些问题。

例如，高速钢在高温条件下容易软化，而工具钢和冷作模具钢在高温应力作用下容易发生开裂。

因此，为了解决这些问题，一些新型模具材料开始被广泛应用。

新型模具材料主要包括硬质合金、陶瓷材料和复合材料等。

硬质合金具有高硬度、高强度和优异的耐磨性，广泛用于冲压模和挤压模等高磨损模具。

陶瓷模具材料具有优异的高温性能和化学稳定性，广泛用于注塑模、压铸模和玻璃模等高温环境下的模具。

复合材料具有优异的机械性能、耐磨性和抗腐蚀性能，广泛应用于塑料模具、铸造模具和压力机模具等。

其次，关于模具材料热处理工艺的发展，传统的热处理工艺主要包括淬火、回火和正火等。

然而，随着模具工艺的不断发展，传统的热处理工艺已经无法满足对模具材料性能的要求。

因此，一些新的热处理工艺开始被广泛应用。

新的热处理工艺主要包括表面改性技术和热处理参数优化技术等。

表面改性技术包括氮化、渗碳、氧化和涂层等。

这些技术能够在材料表面形成一层硬度高、耐磨性好和抗腐蚀性强的保护层，提高模具的使用寿命和工作性能。

热处理参数优化技术通过对热处理工艺参数的优化调整，可以使模具材料在保持高硬度的同时，具有更好的韧性和抗裂性能等。

总之，模具材料及热处理新工艺新技术在现代制造业中有着非常重要的应用和发展。

通过选用新型模具材料和优化热处理工艺参数，可以提高模具的使用寿命和工作性能，从而降低生产成本，提高生产效率。

随着制造业的不断发展和进步，模具材料及热处理新工艺新技术将会得到进一步的完善和应用。

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。

常用模具钢热处理工艺推荐一、热作钢1.2344热处理工艺：常用热作模具钢有：EX1、EX2、1.2343、1.2344、1.2367。

下面我们重点讲解1.2344热处理工艺。

1）1.2344材料经模具机加工后淬火前安排去应力处理：特别是对于大件内模料必须经过此工序。

每分钟升温3.5℃。

如右图2）1.2344钢真空高压气体淬火工艺：如下图所示表1：淬火温度：牌号 T Aust1 ℃T Aust2 ℃ EX1 1000 1010-1015 EX2 1000 1010-1015 1.2343 990 1010 1.2344 1010 1030 1.236710101030(TA 表示炉膛温度，TC 表示工件心部温度；TS 表示工件表面16mm 深处测得的温度) 2.1）预热：按照模具复杂程度和厚度情况，可选择进行2～3次预热，预热保温时间以模具心部到温或接近炉膛温度为准。

第1阶段预热：升温速度选择3.5℃/分；升温至Ta=650℃进行保温，当Ta-Tc ≤30℃时，可进入下一阶段；第2阶段预热：升温速度选择2.5℃/分；升温至Ta=850℃进行保温，当Ta-Tc ≤10℃时，可进入下一阶段； 2.2）加热阶段：升温速度可选择10-15℃/分； 升温至Ta= T Aust1进行保温，当Ta-Tc=10℃时，开始计算保温时间；T Aust1温度下保温时间的80%后，升温至T Aust2，保温剩余的20%时间。

(温度T Aust1，T Aust2见上表，为了避免发生晶粒粗大的危险，热处理温度最大不能超过上表中的T Aust2)。

保温时间国内一般采用工件有效厚度每2mm 保温1分钟计算。

但由于装炉量及炉子状况不预热1预热2同，因此，在加热阶段和冷却阶段采用K 型热电偶插入工件心部和表面下16MM 深处，直接检测工件真实温度，并据此来确定保温时间是较为客观可靠的。

2.3)淬火冷却阶段：淬火冷却气体N 2压力选择，可根据模具厚度和复杂程度选择，一般应≥9bar(即TS 的冷却速度最好应该≥50℃/分，Tc 应该≥28℃/分)，冷却到TS=500℃时，可以适当的降低压力。

挤压工模具材料的选择及热处理引言挤压工模具是用于金属挤压加工的工具，在挤压工中起着关键的作用。

正确选择和热处理挤压工模具材料对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。

本文将介绍挤压工模具材料的选择和热处理方法。

挤压工模具材料的选择挤压工模具材料的选择取决于多种因素，包括挤压材料、挤压工艺以及模具的使用寿命要求等。

常用的挤压工模具材料包括高速钢、铁素体不锈钢、工具钢和硬质合金等。

高速钢具有优异的耐磨性、硬度和热稳定性，适用于一些要求高温工作的挤压工模具。

它能够抵抗高速挤压中产生的高温和热应力，延长模具的使用寿命。

铁素体不锈钢铁素体不锈钢具有良好的抗腐蚀性和抗磨损性能，适用于挤压不锈钢和其他具有较强腐蚀性的材料。

它能够保持模具表面的光洁度和平滑性，提高产品的表面质量。

工具钢工具钢具有较高的硬度和耐磨性，适用于对模具表面硬度要求较高的挤压工艺。

它能够有效抵抗挤压中产生的磨损和冲击，延长模具的使用寿命。

硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，适用于对模具表面硬度要求极高的挤压工艺。

它能够承受高速挤压中产生的高温和高压，延长模具的使用寿命。

挤压工模具材料的热处理挤压工模具材料经过适当的热处理能够提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性，从而提高模具的使用寿命和工作效率。

常用的热处理方法包括淬火、回火和表面处理。

淬火淬火是通过急冷将模具材料从高温状态迅速冷却，使其获得高硬度。

淬火过程中应注意控制冷却速度，以免产生应力过大导致裂纹和变形。

回火回火是通过加热和冷却将淬火后的模具材料恢复到适当的硬度范围，以提高其韧性和抗冲击性。

回火温度和时间应根据具体材料的性质和使用要求进行合理选择。

表面处理表面处理是通过改变模具表面的化学成分和结构来增强其耐磨性和腐蚀性能。

常见的表面处理方法包括氮化、镀铬和涂层等。

结论正确选择和热处理挤压工模具材料对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。

高速钢、铁素体不锈钢、工具钢和硬质合金都是常用的挤压工模具材料，根据具体需要进行选择。