钢结硬质合金模具的热处理工艺及应用

CVD和PVD及其在工、模具上的应用摘要:介绍了CVD和PVD的发展历史、性能特点及其在工、模具上的应用。

用CVD和PVD技术可以在钢和硬质合金表面沉积高硬度的陶瓷薄膜，改善工、模具的耐磨性和耐烧蚀性，从而大大进步工、模具的使用寿命。

近半个世纪以来，作为最引人注目的表面处理工艺CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉积)和PVD(Physical Vapor Deposition 物理气相沉积)技术已在工、模具的表面硬化处理中逐步得到广泛应用。

CVD分成普通CVD、低压CVD和等离子CVD(PCVD)等多种处理工艺。

在钢材表面用CVD涂覆TiC的方法是20世纪50年代法国Metallgeseschaft公司发明的，其后在模具和高速工具钢表面涂覆TiC也获得成功。

60年代中期，瑞典的Krupp-Widia和Sandvik公司又成功地开发了在硬质合金制品表面涂覆Tic的工艺。

CVD的基本原理为:经低温气化的金属卤化物气体和导进的反应气体在高温真空下相互反应天生化合物而沉积在工件表面。

其基本反应方程式如下:TiCl4(g)+CH4(g)H2TiE(s)+4HCl(g)→950-1050℃(1)TiCl4(g)+½N2(g)H2TiN(s)+4HCl(g)→950-1000℃(2)TiCl4(g)+CH4(g)+½N2H2TiCN(s)+4HCl →950-1050℃(3)2AlCl3(g)+3H2O(g)H2Al2O3(s)+6HCl →1100℃(4)PVD包括真空蒸发(反应真空蒸发)、溅射(反应溅射)和离子镀(反应离子镀)等三种处理工艺。

这种工艺最初是由美国的Mattox在1963年发明的。

其后，这种工艺经过不断地改进而完善。

在高真空下，受热的金属或合金被气化，沉积在较冷的工件上的方法叫真空蒸发。

处于高真空下的金属或合金被Ar离子轰击后而脱离其表面，最后沉积在工件表面的方法叫溅射。

冲压模具材料的种类及特性制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。

目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。

1. 碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。

但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。

2。

低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。

与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好.用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV（代号CH—1）、6CrNiSiMnMoV（代号GD）等。

3。

高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。

但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔（轴向镦、径向拔）改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。

4。

高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等,它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。

与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。

5. 高速钢高速钢具有模具钢中最高的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高.模具中常用的有 W18Cr4V（代号8-4-1)和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2(代号6-5-4—2,美国牌号为M2)以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢 6W6Mo5 Cr4V(代号6W6或称低碳M2）.高速钢也需要改锻，以改善其碳化物分布。

6. 基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。

折弯机模具的材质热处理硬度
折弯机模具是用于金属板材加工的重要工具，其材质和热处理硬度对于加工质量和效率有着至关重要的影响。

折弯机模具的材质应该具备高强度、高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性等特点。

常见的折弯机模具材料包括优质合金钢、高速钢、硬质合金等。

这些材料具有优异的机械性能和化学性能，能够满足不同加工要求。

折弯机模具的热处理硬度也是至关重要的。

热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能，从而达到提高硬度、强度和耐磨性等目的。

常见的热处理方法包括淬火、回火、正火、退火等。

淬火是将材料加热到一定温度后迅速冷却，使其组织结构变为马氏体，从而提高硬度和强度。

回火是在淬火后将材料加热到一定温度后冷却，使其组织结构变为珠光体，从而提高韧性和耐磨性。

正火是将材料加热到一定温度后冷却，使其组织结构变为铁素体，从而提高硬度和强度。

退火是将材料加热到一定温度后缓慢冷却，使其组织结构变为软化状态，从而提高韧性和可加工性。

在选择折弯机模具材料和热处理方法时，需要根据具体的加工要求和材料特性进行综合考虑。

同时，还需要注意材料的质量和加工工艺的控制，以确保折弯机模具的质量和性能符合要求。

折弯机模具的材质和热处理硬度对于加工质量和效率有着至关重要
的影响。

只有选择合适的材料和热处理方法，并严格控制加工工艺，才能生产出高质量的折弯机模具，提高加工效率和经济效益。

热处理工艺中的回火处理及其效果热处理工艺在金属加工和制造行业中扮演着重要的角色，其中回火处理作为一种重要的热处理工艺，在提高材料性能方面发挥着关键作用。

本文将重点讨论回火处理在热处理工艺中的应用及其效果。

一、回火处理的定义和原理回火是通过加热和冷却材料来调整其力学性能的热处理工艺。

在回火处理中，材料首先经历过淬火处理，然后在中等温度下加热，最后再进行适当速率的冷却。

回火处理的主要目标是通过调整材料的组织结构来改善其硬度、强度和韧性等力学性能。

在回火处理过程中，当材料被加热到一定温度时，固溶相开始溶解，并且过剩的马氏体开始转变成奥氏体。

适当的回火温度和时间能够促进奥氏体的析出，在一定程度上改善材料的强度和韧性，并且提高其抗脆性能。

二、回火处理的主要效果1. 提高韧性和抗脆性：回火处理能够使材料中的马氏体发生转变成奥氏体，从而使材料的硬度降低，而韧性和抗脆性得到提高。

这对于一些需要同时具备高强度和韧性的材料尤为重要，例如汽车零部件和航空发动机的制造。

2. 调节材料硬度：回火处理通过在合适的温度和时间范围内控制冷却速率，能够改变材料的硬度。

这种调节能力使得回火处理成为一种可以定制材料硬度的有效方法，在满足不同应用需求的同时，降低了材料的脆性。

3. 降低残余应力：在淬火过程中，由于材料的体积变化和受到快速冷却的影响，常常会导致残余应力的产生。

回火处理通过减轻淬火过程中的残余应力，提高材料的稳定性和耐腐蚀性。

4. 优化晶粒尺寸和分布：回火处理还能够调节材料晶粒的尺寸和分布。

晶粒的尺寸和分布对材料的强度和韧性具有重要影响，适当的回火处理能够优化晶粒结构，提高材料的力学性能。

三、回火处理的应用领域回火处理在金属加工和制造领域中广泛应用。

以下是一些常见的应用领域：1. 工具和刀具制造：回火处理被广泛应用于钢铁、硬质合金和陶瓷等刀具材料的制造过程中。

通过回火处理，可以提高刀具的硬度和韧性，延长其使用寿命和性能稳定性。

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。

钨钢模具制造工艺流程什么是钨钢模具钨钢模具，也叫硬质合金模具，是由钨、钴、碳等多种金属制成的高强度、高硬度的模具材料。

钨钢模具具有耐磨、耐热、耐腐蚀等优异的性能，广泛用于制造汽车零件、塑料制品、金属铸件等各种加工工艺中。

钨钢模具制造的工艺流程钨钢模具的制造过程包括以下几个环节：原材料准备制造钨钢模具的主要原材料是钨、钴、碳等金属以及一些稀土元素。

这些原材料需要经过称量、混合、粉碎等步骤进行准备。

粉末压制将经过准备的钨钢原材料进行混合后，通过机器将其压制成高密度的粉末，以便后续的烧结工艺。

烧结将粉末压制成的模具原料在高温、高压的条件下进行烧结，使其成为致密均匀的固态材料。

机加工待烧结后的钨钢模具还需要进行机加工，以便加工成更具复杂形状的模具零件。

具体机加工过程包括车削、铣削、钻孔和线切割等步骤。

热处理热处理是钨钢模具制造的最后一步，其目的是改善模具的组织结构和性能。

常见的热处理方式包括退火、淬火等。

钨钢模具制造中的技术难点制造钨钢模具需要克服的技术难点主要包括以下几个方面：原材料准备钨钢模具的原材料配比需要精准，钨、钴、碳等元素的含量需要经过反复试验才能确定。

粉末压制粉末的压制要求高温、高压环境下工作，确保粉末密度均匀，也会涉及到粉末质量和均匀性的问题。

烧结烧结工艺需要严格控制温度、时间、气氛等一系列因素，以确保模具原料成为坚硬耐用的固态材料。

机加工钨钢模具的机加工需要使用特殊的加工工具和技术，如钨钢刀具、碳化钨刀片等。

热处理热处理时需要控制温度、时间等一系列因素，以确保模具零件的硬度、韧性等性能指标符合设计要求。

钨钢模具的应用前景随着现代工业的不断发展，钨钢模具也将有着更广泛的应用前景。

钨钢模具具有优异的耐磨、耐热、耐腐蚀等性能，广泛用于制造航空、汽车、电子、通讯等各种微小精细的零部件，也用于制造各种精密工具、塑料制品和金属件等。

结论在钨钢模具制造的工艺流程中，需要遵循一系列严格的步骤和要求，确保钨钢模具的质量和性能。

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。

新型材料在冷冲模中的应用摘要：模具材料是决定模具性能和寿命的重要因素之一。

本文介绍了一些新型冷作模具钢的成分和性能特点,说明了它们在不同类型模具中应用范围,可供模具设计选材时参考。

关键词:新型材料冷冲模应用模具材料是指在模压加工中直接与工件接触、传递压力并对工件实施变形的型腔或剪切的刃口所用的材料, 这些材料的选用决定了模具的加工和使用性能，并且对模具寿命有很大的影响。

五十年代，我国模具用钢全部因袭国外钢号。

进入六十年代，为了节约原材料和提高毛坯精度，少无切削工艺和精密成形技术有了迅速的发展，为了提高生产效率，采用了许多高效压力加工设备，锻锤逐渐被压力机替代。

原用模具钢的性能常不能满足服役条件对性能的高要求，影响了模具的使用寿命和压力加工新工艺新设备的推广应用。

六十年代以来，在国家有关部委的支持下，中国科技工作者结合国情，开发出不少新模具钢，其中一些使用性能优异、工艺性能也比较好的新钢种受到模具制造和使用单位的欢迎。

在此期间也引进了一些国外通用的钢号，其中有些钢号通过生产试用，取得良好的效果[1]。

一、新型冷冲压(冷作)模具材料的性能和应用近年来,我国研制了一些新型冷作模具钢, 这类钢的主要特点是工艺性好、淬火温度低、热处理畸变小、强韧性好,并有高的疲劳寿命,良好的抗擦伤和抗咬合性能以适当的耐磨性。

1.1 基体钢基体钢一般指其成分与高速钢淬火组织中基体化学成分相同的钢，属超高强度、高强韧性钢，它是在保证主要性能的前提下，适宜地降低含碳量，同时加入ni、si、mo、al、v 等元素,集中反映了我国新型模具钢发展的重要特点。

美国、日本在七十年代初即研究过牌号为vasco ma、vasco matrix i和mod2的基体钢，相当于m2和m36高速钢的基体，但未得到广泛的使用。

我国研制了一些基体钢，如65cr4w3mo2vnb（简称65nb）、65w8cr4vti（简称lm1）、65cr5mo3w2vsiti（简称lm2）钢、7cr7mo2v2si（简称ld）钢等。

硬质合金在钢帘线行业的应用孙东平常秋梅刘诗彪杜伟（九江金鹭硬质合金有限公司江西九江332000）1.引言随着子午线轮胎的产量的不断扩大，所用到的钢帘线需求也是迅速增长，到2011年，钢帘线和胎圈钢丝的产量分别达到158.5万吨和55.8万吨[1]，并处于快速增长的阶段。

在钢帘线生产过程中，经过除磷—粗拉—中丝热处理—中拉—热处理—电镀—湿拉—预变形—捻股的生产流程，最终得到所需的钢帘线，而在生产过程中所用到的除磷轮、干拉模、湿拉模、变形器、校直器等工件，处于高温、高速摩擦、受力复杂的工况下，要求其具有良好的强度、耐磨性以及高温稳定性。

硬质合金材料相对于合金钢具有耐磨性高、强度高、耐腐蚀、高温稳定性好等特点，相对于聚晶金刚石具有成本低，加工性好等特点，无疑成为了钢帘线生产过程中一种重要的加工材料，并且硬质合金可以根据被加工零件的特点和工作环境，通过成分、WC粒度等设计，满足不同的使用要求。

为了提高钢帘线生产过程中所用到的除磷轮、干拉模、湿拉模、变形器、校直器等工件的使用寿命，提高钢帘线的质量，本文对以上工件的工作环境和质量要求进行了分析，并根据分析结果，设计了相对应的硬质合金牌号以满足其使用要求。

2.几种在钢帘线行业用硬质合金的实例2.1除磷轮除磷轮又称剥壳轮，是在盘条工序中将表面的氧化层和杂质去除，为表面涂覆润滑剂做准备，其设计形状见图1所示，其内径与轴装配，外圆槽为工作部位，槽底部易出现沟槽的缺陷，造成线材变形、开裂的现象，因此对该处的材料要求较高的耐磨性，同时不能太脆，以保证过盈装配时硬质合金不开裂。

通过采用硬质合金代替合金钢2Cr13、Cr12MoV，大大提高了使用寿命和作业效率，一次更换的处理量从七八百吨增加到一万吨以上[2]。

图1 除磷轮结构示意图2.2干拉模干拉模是用于粗拉和中拉过程中的模具，其材质、结构的设计直接影响拉拔过程是否顺利和钢丝的质量。

硬质合金材料的硬度高达HRA86-95，其耐磨性和高温稳定性远远高于合金钢，成本和加工成型性方面又优于聚晶金刚石和陶瓷材料。