模具材料热作模具精选PPT.ppt

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1、关于模具材料热作模具1第1页，讲稿共48张，创作于星期二2第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 热作模具主要用于热作模具主要用于热变形加工热变形加工和和压力铸造压力铸造的模具。的模具。其工作特点是在再结晶温度以上使金属材料产生一定其工作特点是在再结晶温度以上使金属材料产生一定的塑性变形，或者使高温的液态金属铸造成形，从而的塑性变形，或者使高温的液态金属铸造成形，从而获得各种所需形状的零件或精密毛坯。获得各种所需形状的零件或精密毛坯。第2页，讲稿共48张，创作于星期二3第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 根据加工形式，热作模具可分为根据加工形式，热作模具可分为热冲切模热冲切模（热切（热切边模、热切

2、料模）、边模、热切料模）、热变形模热变形模（锤锻模、高速锤锻模、（锤锻模、高速锤锻模、压力机锻模、热挤压模）和压力机锻模、热挤压模）和压铸模压铸模（铝合金压铸模、铜合（铝合金压铸模、铜合金压铸模、黑色金属压铸模等）。金压铸模、黑色金属压铸模等）。根据加工材料，热作模具可分为根据加工材料，热作模具可分为金属模具（黑色金属模具（黑色金属金属、有色金属）有色金属）、非金属模具（玻璃模具、塑料模非金属模具（玻璃模具、塑料模具）具）等。等。一、热作模具的分类一、热作模具的分类:第3页，讲稿共48张，创作于星期二4第三节第三节 热作模具钢热作模具钢二、热作模具的工作条件二、热作模具的工作条件主要考虑受热情

3、况：主要考虑受热情况：1）受热时间：锤锻、挤压；）受热时间：锤锻、挤压；2）被加工材料：黑色金属、有色金属。）被加工材料：黑色金属、有色金属。3）润滑、冷却）润滑、冷却 热量来源：热量来源：高温金属的热传递、摩擦生热、变形高温金属的热传递、摩擦生热、变形热、模具预热。热、模具预热。第4页，讲稿共48张，创作于星期二5第三节第三节 热作模具钢热作模具钢模具温度对组织性能的影响：模具温度对组织性能的影响：1）模具温度低于回火温度：组织、性能变化不大；）模具温度低于回火温度：组织、性能变化不大；2）模具温度高于回火温度，但低于）模具温度高于回火温度，但低于AC1（图（图5-12，5-13，5-14）

4、：强度、硬度降低，塑性、韧性增加。）：强度、硬度降低，塑性、韧性增加。3）模具温度高于）模具温度高于AC1：形成马氏体组织，脆性增加。：形成马氏体组织，脆性增加。4）热应力循环，产生疲劳裂纹。）热应力循环，产生疲劳裂纹。第5页，讲稿共48张，创作于星期二6第三节第三节 热作模具钢热作模具钢三、各类热作模具的工作条件和性能要求三、各类热作模具的工作条件和性能要求 分锤锻模、高速锤锻模、压力机锻模、热挤压模、热冲分锤锻模、高速锤锻模、压力机锻模、热挤压模、热冲切模和压铸模介绍。切模和压铸模介绍。第6页，讲稿共48张，创作于星期二7第三节第三节 热作模具钢热作模具钢1、锤锻模、锤锻模 高温下通过冲击

5、加压、强迫金属成形的工具。高温下通过冲击加压、强迫金属成形的工具。（1）工作条件）工作条件 承受很大的压应力和冲击载荷，且冲击频率很高；承受很大的压应力和冲击载荷，且冲击频率很高；模具型腔表面受到炽热金属的不断加热，可使模具升温模具型腔表面受到炽热金属的不断加热，可使模具升温到到300-400，局部温度达到，局部温度达到500-600 。锻完一个零件毛坯之后，必须用水或油冷却模具，从而锻完一个零件毛坯之后，必须用水或油冷却模具，从而对模具产生急冷急热的作用。对模具产生急冷急热的作用。坯料对模具型腔还产生强烈的摩擦。坯料对模具型腔还产生强烈的摩擦。第7页，讲稿共48张，创作于星期二8第三节第三节

6、 热作模具钢热作模具钢1、锤锻模、锤锻模（2）失效形式）失效形式 锤锻模的主要失效形式氧化、磨损、断裂、产生热锤锻模的主要失效形式氧化、磨损、断裂、产生热疲劳裂纹，形成龟裂；塑性变形造成型面塌陷。疲劳裂纹，形成龟裂；塑性变形造成型面塌陷。（3）性能要求）性能要求较高强度和良好的韧性；较高强度和良好的韧性；良好的耐磨性和耐冷热疲劳性；良好的耐磨性和耐冷热疲劳性；具有高的淬透性。具有高的淬透性。良好的导热性和抗氧化性。良好的导热性和抗氧化性。第8页，讲稿共48张，创作于星期二9第三节第三节 热作模具钢热作模具钢2、热挤压模、热挤压模（1）工作条件）工作条件 热挤压模主要承受压缩力和弯曲应力，脱模时

7、还承热挤压模主要承受压缩力和弯曲应力，脱模时还承受一定的拉应力，但冲击力不大。模具与炽热金属接触时受一定的拉应力，但冲击力不大。模具与炽热金属接触时间比锤锻模长，间比锤锻模长，使其受热温度比锤锻模温度更高，使其受热温度比锤锻模温度更高，尤其尤其是挤压钢件和难熔金属时，工作温度高达是挤压钢件和难熔金属时，工作温度高达600-800。挤。挤压过程中模具表面与坯料之间的摩擦较大。压过程中模具表面与坯料之间的摩擦较大。第9页，讲稿共48张，创作于星期二10第三节第三节 热作模具钢热作模具钢2、热挤压模、热挤压模（2）失效形式）失效形式 热挤压模的主要失效形式是模腔过量塑性变热挤压模的主要失效形式是模腔

8、过量塑性变形、开裂、冷热疲劳、热磨损及表面氧化腐蚀。形、开裂、冷热疲劳、热磨损及表面氧化腐蚀。（3）性能要求）性能要求 热挤压模的尺寸一般比锤锻模小。因此，对热挤热挤压模的尺寸一般比锤锻模小。因此，对热挤压模的性能要求主要有：压模的性能要求主要有：高的热稳定性；高的热稳定性；良好的冷热疲劳抗力和高耐磨性；良好的冷热疲劳抗力和高耐磨性；较高的高温强度和足够的韧性。较高的高温强度和足够的韧性。第10页，讲稿共48张，创作于星期二11第三节第三节 热作模具钢热作模具钢3、热冲切模、热冲切模 热冲切模由切边凹模和凸模组成。在切边时凸模无刃热冲切模由切边凹模和凸模组成。在切边时凸模无刃口，只起传力作用，

9、由凹模切除飞边、连皮。口，只起传力作用，由凹模切除飞边、连皮。（1）工作条件）工作条件 由于是切边凹模完成剪切过程，因而凹模刃口与毛坯相由于是切边凹模完成剪切过程，因而凹模刃口与毛坯相摩擦，同时受到一定的冲击载荷。摩擦，同时受到一定的冲击载荷。此外，刃口还受热而升温。此外，刃口还受热而升温。（2）主要失效形式：刃口磨损、崩刃、卷边等。）主要失效形式：刃口磨损、崩刃、卷边等。（3）性能要求）性能要求 1）具有高的耐磨性，高的硬度及热硬性；）具有高的耐磨性，高的硬度及热硬性；2）为避免崩刃，应具有一定的强韧性。）为避免崩刃，应具有一定的强韧性。第11页，讲稿共48张，创作于星期二12第三节第三节

10、热作模具钢热作模具钢4、压铸模、压铸模 在高压下使液态金属成型的一种模具。在高压下使液态金属成型的一种模具。（1）工作条件）工作条件 压铸模工作时与高温的液态金属接触，不仅受热压铸模工作时与高温的液态金属接触，不仅受热时间长，而且受热温度比热锻模高（压铸有色金属时的时间长，而且受热温度比热锻模高（压铸有色金属时的温度达温度达400-800以上，压铸黑色金属时的温度可达以上，压铸黑色金属时的温度可达1000），同时承受很高的压力，此外还受到反复加热），同时承受很高的压力，此外还受到反复加热和冷却的作用以及金属液流的高速冲刷。和冷却的作用以及金属液流的高速冲刷。第12页，讲稿共48张，创作于星期二

11、13第三节第三节 热作模具钢热作模具钢4、压铸模、压铸模（2）失效形式：疲劳开裂（龟裂）、气蚀、冲蚀磨）失效形式：疲劳开裂（龟裂）、气蚀、冲蚀磨损。低温合金的压铸以磨损失效为主。损。低温合金的压铸以磨损失效为主。（3）性能要求）性能要求较高的耐热性和良好的高温力学性能；较高的耐热性和良好的高温力学性能；优良的耐冷热疲劳性和高的导热性；优良的耐冷热疲劳性和高的导热性；良好的抗氧化性和耐蚀性；良好的抗氧化性和耐蚀性；具有较高的淬透性。具有较高的淬透性。第13页，讲稿共48张，创作于星期二14第三节第三节 热作模具钢热作模具钢热作模具总的性能要求：热作模具总的性能要求：1)抗热性好（高温强度、热稳定

12、性）；抗热性好（高温强度、热稳定性）；2)抗冷热疲劳性；抗冷热疲劳性；3)高的强度和良好的韧性；高的强度和良好的韧性；4)淬透性大；淬透性大；5)耐磨性好。耐磨性好。其中，不同的模具又有各自突出的性能要求：其中，不同的模具又有各自突出的性能要求：1）锤锻模突出要求高韧性；）锤锻模突出要求高韧性；2）高速锤锻模要求高的强韧性；）高速锤锻模要求高的强韧性；3）压力机锻模和热挤压模要求有高的高温强度；）压力机锻模和热挤压模要求有高的高温强度；4）热冲切模要求耐磨性和热硬性高；）热冲切模要求耐磨性和热硬性高；5）压铸模要求高的冷热疲劳抗力和热强性。）压铸模要求高的冷热疲劳抗力和热强性。第14页，讲稿共

13、48张，创作于星期二15第三节第三节 热作模具钢热作模具钢四、热作模具钢的特点：四、热作模具钢的特点：1）热作模具大多用合金工具钢制造，少数用高温合金和）热作模具大多用合金工具钢制造，少数用高温合金和硬质合金。一般不用碳素工具钢（淬透性低、热疲劳抗力硬质合金。一般不用碳素工具钢（淬透性低、热疲劳抗力差、脆性大、易崩裂）。差、脆性大、易崩裂）。2）为了保证钢的韧性和热疲劳抗力，碳化物量不能太）为了保证钢的韧性和热疲劳抗力，碳化物量不能太多，热作模具钢中的碳含量一般在多，热作模具钢中的碳含量一般在0.3-0.6之间，属之间，属亚共析钢。亚共析钢。3）热作模具钢中的常用合金元素为）热作模具钢中的常用

14、合金元素为Cr、W、Mn、Mo、V、Ni、Si等元素，其中，等元素，其中，Cr、Mn、Si、Mo可可提高淬透性；提高淬透性；W、Mo、V可增加抗热性和耐磨性，可增加抗热性和耐磨性，Cr、Mn、Si可获得好的抗氧化性。可获得好的抗氧化性。第15页，讲稿共48张，创作于星期二16第三节第三节 热作模具钢热作模具钢五、热作模具钢的分类五、热作模具钢的分类第16页，讲稿共48张，创作于星期二17第三节第三节 热作模具钢热作模具钢热作模具钢的分类热作模具钢的分类1）按用途分：热锻模用钢、热挤压模用钢、压铸模用钢、）按用途分：热锻模用钢、热挤压模用钢、压铸模用钢、热冲裁模用钢。热冲裁模用钢。2）按性能分：

15、高韧性热作模具钢、高热强性热作模）按性能分：高韧性热作模具钢、高热强性热作模具钢、高耐磨性热作模具钢。具钢、高耐磨性热作模具钢。3）按合金元素分：钨系热作模具钢、铬系热作模具钢、钨）按合金元素分：钨系热作模具钢、铬系热作模具钢、钨钼系热作模具钢、铬钨钼系热作模具钢。钼系热作模具钢、铬钨钼系热作模具钢。4）按耐热性分：低耐热高韧性钢（）按耐热性分：低耐热高韧性钢（350-370）、中）、中耐热韧性钢（耐热韧性钢（550-600 ）、高耐热性钢（）、高耐热性钢（600-700 ）。）。第17页，讲稿共48张，创作于星期二18第三节第三节 热作模具钢热作模具钢1、低耐热高韧性钢、低耐热高韧性钢 常用

16、钢种有：常用钢种有：5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi等。等。成分特点：成分特点：碳含量在碳含量在0.4-0.6之间。为提高淬透性和之间。为提高淬透性和热强性，加入合金元素热强性，加入合金元素Cr、Ni、Mn、Si、Mo、V。属属亚共析钢或接近共析钢。亚共析钢或接近共析钢。性能特点：性能特点：淬透性高；有一定回火稳定性和高温强度，淬透性高；有一定回火稳定性和高温强度，可在可在500-600 以下抗热使用，但相对其它热模钢，其耐以下抗热使用，但相对其它热模钢，其耐热性较低；冲击韧度高、疲劳强度高，属高韧性钢。主要热性较低；冲击韧度高、疲劳强度高，属高韧性

17、钢。主要用于用于锤锻模锤锻模。第18页，讲稿共48张，创作于星期二19第三节第三节 热作模具钢热作模具钢不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点：不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点：1)5CrNiMo 和和5CrMnMo：由于碳化物形成元素含量由于碳化物形成元素含量低，碳化物主要为低，碳化物主要为M3C型，阻止奥氏体长大的能力较差，型，阻止奥氏体长大的能力较差，耐热性低，耐热性低，热稳定性较差，热强性不高热稳定性较差，热强性不高。5CrNiMo相对有良好的韧性和淬透性，相对有良好的韧性和淬透性，主要用于制主要用于制造各种类型的大、中型锤锻模。造各种类型的大、中型锤锻模。5CrMnMo是考虑我国的

18、资源状况，为了节约镍而研制是考虑我国的资源状况，为了节约镍而研制的，相对来讲，的，相对来讲，5CrMnMo的韧性、淬透性、耐热疲劳性的韧性、淬透性、耐热疲劳性均比均比5CrNiMo差一点，但硬度、耐磨性高一些，差一点，但硬度、耐磨性高一些，主要用于制主要用于制造各种类型的中小型锤锻模。造各种类型的中小型锤锻模。第19页，讲稿共48张，创作于星期二20第三节第三节 热作模具钢热作模具钢不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点：不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点：2）5Cr2NiMoVSi在在5CrNiMo的的基基础础上上添添加加了了合合金金元元素素V、Si，适适当当增增加加了了Cr的的含含量量，与

19、与5CrNiMo钢钢相相比比，其其高高温温强强度度、淬淬透透性性及及热热稳稳定定性性温温度度均均得得到到了了提提高高。600以以上上高高温温强强度度比比5CrNiMo高高一一倍倍。稳稳定定性性温温度度提提高高了了150-170。500mm500mm 截截面面的的锻锻模模，其其心心部部硬硬度度较较5CrNiMo高高13HRC。主主要要用用于于制制造造大大型型重重负负荷荷锤锤锻锻模模和和较小压力机锻模。较小压力机锻模。第20页，讲稿共48张，创作于星期二21第三节第三节 热作模具钢热作模具钢不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点：不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点：3）4CrMnSiMoV含含有有

20、Mo、V，提提高高了了抗抗回回火火能能力力和和高高温温硬硬度度。具具有有较较高高的的强强度度、耐耐磨磨性性和和冲冲击击韧韧度度，其其高高温温性性能能、热热疲疲劳劳抗抗力力和和淬淬透透性性均均优优于于5CrNiMo 钢钢。可可用用于于制制造压力机锻模生产汽车用连杆、前梁和齿轮。造压力机锻模生产汽车用连杆、前梁和齿轮。第21页，讲稿共48张，创作于星期二22第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 该类型模具钢的加工工艺：该类型模具钢的加工工艺：以以5CrNiMo为例为例 5CrNiMo钢的钢的临界温度临界温度：AC1为为730 ；AC3为为780 ；Ms 为为230 。锻锻造工艺：造工艺：锻坯加热温度

21、为锻坯加热温度为1100-1150 ，始锻温，始锻温度为度为1050-1100 ，终锻温度为，终锻温度为800-880 ，砂冷或坑，砂冷或坑冷。交替进行拔长和镦粗冷。交替进行拔长和镦粗2-3次以上。次以上。第22页，讲稿共48张，创作于星期二23第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 退火工艺：退火工艺：采用完全退火或等温退火，退火工艺曲采用完全退火或等温退火，退火工艺曲线如图所示。线如图所示。退火组织为片状或粒状珠光体退火组织为片状或粒状珠光体+少量碳少量碳化物化物：主要为（：主要为（Fe,M)3C，也有少量，也有少量M23C6,M6C,MC。第23页，讲稿共48张，创作于星期二24第三节第三节

22、 热作模具钢热作模具钢 淬火和回火工艺淬火和回火工艺：淬火淬火+高温回火高温回火 淬火预热温度为淬火预热温度为600-650 ，加热温度为，加热温度为830-860 ，油淬。回火工艺，油淬。回火工艺500-550 。淬火组织为马氏体，硬度为淬火组织为马氏体，硬度为52-60HRC，回火组织，回火组织为回火马氏体，硬度为为回火马氏体，硬度为34-48HRC。第24页，讲稿共48张，创作于星期二25第三节第三节 热作模具钢热作模具钢第25页，讲稿共48张，创作于星期二26第三节第三节 热作模具钢热作模具钢2、中耐热韧性钢、中耐热韧性钢 钢种有钢种有4Cr5MoSiV(H11)，4Cr5W2SiV（

23、H12）,4Cr5MoSiV1（H13），），4Cr4MoWSiV等。等。主要为主要为5%铬的铬的铬型热作模具钢铬型热作模具钢。含有较多的。含有较多的Cr、Mo、W、V等碳化物形成元素，中等耐热性，等碳化物形成元素，中等耐热性，可在可在600-650使用使用。成分特点：成分特点：碳含量在碳含量在0.3-0.4之间，合金元素主要之间，合金元素主要有有Cr（5%)、Mo、W、V等碳化物元素。等碳化物元素。Cr、Mo、Si提高钢的淬透性，提高钢的淬透性，V提高抗过热敏感性。提高抗过热敏感性。第26页，讲稿共48张，创作于星期二27第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 中耐热韧性钢性能特点：中耐热韧性钢

24、性能特点：淬透性高，淬透性高，100mm 工件可空冷淬透（空冷硬化钢）。工件可空冷淬透（空冷硬化钢）。与与5CrNiMo相比，韧性大致相当，而硬度、热硬性、相比，韧性大致相当，而硬度、热硬性、耐磨性提高，综合性能好。在所有热作模具钢中，这类钢耐磨性提高，综合性能好。在所有热作模具钢中，这类钢具有最高的疲劳强度。具有最高的疲劳强度。主要用于压力机锻模、高速主要用于压力机锻模、高速锻模和压铸模锻模和压铸模。第27页，讲稿共48张，创作于星期二28第三节第三节 热作模具钢热作模具钢中耐热韧性钢组织及工艺特点：中耐热韧性钢组织及工艺特点：（1）退火工艺及组织）退火工艺及组织 该钢种退火温度为该钢种退火

25、温度为1000-1070 ，退火组织为珠光体，退火组织为珠光体+未溶碳化物（未溶碳化物（6%-12%），主要为），主要为M23C6（Cr23C6）和）和M6C（Fe3Mo3C）。）。Mo影响影响M6C型碳化物含量，对型碳化物含量，对耐热性有影响。耐热性有影响。V影响影响MC型碳化物含量，对耐磨性型碳化物含量，对耐磨性有影响。退火后硬度为有影响。退火后硬度为207-229HBS，切削加工性能，切削加工性能好。好。第28页，讲稿共48张，创作于星期二29第三节第三节 热作模具钢热作模具钢（2）淬火回火工艺及组织：）淬火回火工艺及组织：淬火温度为淬火温度为1010-1060 ，淬火后硬度为，淬火后硬

26、度为50-59HRC。由于由于Cr含量高，该钢种淬透性高，可采用空冷淬火。含量高，该钢种淬透性高，可采用空冷淬火。尺寸大于尺寸大于100 mm的模具可采用油冷淬火。淬火组织的模具可采用油冷淬火。淬火组织为细晶马氏体为细晶马氏体+过剩碳化物（过剩碳化物（MoC、VC）+残余奥氏残余奥氏体。体。回火温度根据硬度要求而定，在回火温度根据硬度要求而定，在540-650 之间。之间。硬度要求高，回火温度需低一些；硬度要求低，韧性要硬度要求高，回火温度需低一些；硬度要求低，韧性要求高，回火温度可高一些。求高，回火温度可高一些。5%Cr热作模具钢通常的使热作模具钢通常的使用硬度为用硬度为44-50HRC。在

27、剧烈冲击和重负载荷下可采用。在剧烈冲击和重负载荷下可采用40-44HRC。第29页，讲稿共48张，创作于星期二30第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 典型钢种的性能特点及应用：典型钢种的性能特点及应用：4Cr5MoSiV 和和4Cr5MoSiV1有较高的韧性和塑性，有较高的韧性和塑性，4Cr5W2SiV和和4Cr4MoWSiV有较高的强度和硬度。有较高的强度和硬度。4Cr5MoSiV1 比比4Cr5W2SiV的耐热性好，的耐热性好，4Cr4MoWSiV耐热性最好。耐热性最好。中耐热韧性钢主要用于热变形用模具（压力机锻模、中耐热韧性钢主要用于热变形用模具（压力机锻模、高速锻模）和压铸模。高速锻模

28、）和压铸模。4Cr5MoSiV 和和4Cr5MoSiV1韧性好，适用于高速锤锻韧性好，适用于高速锤锻模，模，4Cr4MoWSiV强度硬度高，适用于塑性变形抗力强度硬度高，适用于塑性变形抗力大的热变形模、高速锤锻模以及压铸模。大的热变形模、高速锤锻模以及压铸模。第30页，讲稿共48张，创作于星期二31第三节第三节 热作模具钢热作模具钢3、高耐热性钢、高耐热性钢典型钢种主要有：典型钢种主要有：3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V，5Cr4Mo2W2VSi，5Cr4W5Mo2V。成分特点：成分特点：碳含量在碳含量在0.3-0.5之间，合金元素含量在之间，合金元素含量在8%-10%，属共析钢或过共析钢

29、。主要有，属共析钢或过共析钢。主要有Cr、W、Mo、V、Si。第31页，讲稿共48张，创作于星期二32第三节第三节 热作模具钢热作模具钢3、高耐热性钢、高耐热性钢 性能特点：性能特点：耐热性好，即有较高的高温强度和高温硬耐热性好，即有较高的高温强度和高温硬度，度，可在可在600-700 高温下使用。高温下使用。具有高耐磨性。但塑具有高耐磨性。但塑性韧性、抗冷热疲劳性能显著低于性韧性、抗冷热疲劳性能显著低于5%Cr的热模钢。淬的热模钢。淬透性好，小于透性好，小于150mm的模具空冷也能淬透，硬度高达的模具空冷也能淬透，硬度高达55-62HRC，具有强烈的二次硬化、抗回火软化能力，具有强烈的二次硬

30、化、抗回火软化能力强、抗疲劳性好。强、抗疲劳性好。第32页，讲稿共48张，创作于星期二33第三节第三节 热作模具钢热作模具钢高耐热韧性钢组织及工艺特点：高耐热韧性钢组织及工艺特点：（1）退火工艺及组织）退火工艺及组织 该钢种退火温度为该钢种退火温度为840-880 ，退火组织为细颗，退火组织为细颗粒珠光体粒珠光体+少量一次共晶碳化物。碳化物总的质量分少量一次共晶碳化物。碳化物总的质量分数为数为10%-13%，主要为，主要为M6C型。含型。含V高时，主要为高时，主要为MC型碳化物。退火硬度为型碳化物。退火硬度为207-255HBS，切削加工，切削加工性稍差。性稍差。第33页，讲稿共48张，创作于

31、星期二34第三节第三节 热作模具钢热作模具钢（2）淬火回火工艺及组织：）淬火回火工艺及组织：淬火温度为淬火温度为1050-1140 ，油淬后硬度为，油淬后硬度为53-62HRC。该钢种淬透性高，可采用分级淬火。淬。该钢种淬透性高，可采用分级淬火。淬火组织为细晶马氏体火组织为细晶马氏体+未熔碳化物（未熔碳化物（MoC、VC）+残残余奥氏体。余奥氏体。高耐热钢均为二次硬化钢，二次硬化最佳温度为高耐热钢均为二次硬化钢，二次硬化最佳温度为500-560 。所以回火温度一般为所以回火温度一般为560-630 ，硬度达，硬度达到到48-56HRC。回火组织为回火马氏体、回火索氏。回火组织为回火马氏体、回火

32、索氏体或回火托氏体。体或回火托氏体。第34页，讲稿共48张，创作于星期二35第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 3Cr2W8V的性能特点：的性能特点：3Cr2W8V用于热作模具已有用于热作模具已有70年历史，至今仍广泛年历史，至今仍广泛使用，是我国产量最大的模具钢之一。使用，是我国产量最大的模具钢之一。用于压铸模、用于压铸模、热挤压模、精锻模、有色金属成型模等。热挤压模、精锻模、有色金属成型模等。钢中的碳和钢中的碳和合金元素合金元素Cr、W、V的含量正好是高速钢的含量正好是高速钢W18Cr4V的的一半，故称一半，故称“半高速钢半高速钢”。高的。高的W、V提高钢的热稳定提高钢的热稳定性和耐磨性；

33、较低的含碳量可保证一定的热疲劳抗力及塑性和耐磨性；较低的含碳量可保证一定的热疲劳抗力及塑性和韧性；性和韧性；Cr增加了钢的淬透性，增加了钢的淬透性，80mm以下可以淬透。以下可以淬透。因大量合金元素的作用，合金的共析点左移，属过共析因大量合金元素的作用，合金的共析点左移，属过共析钢，韧性较差。钢，韧性较差。第35页，讲稿共48张，创作于星期二36第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 典型钢种的性能比较及应用：典型钢种的性能比较及应用：4Cr3Mo3W2V和和 3Cr2W8V的韧性、塑性较好，而的韧性、塑性较好，而强度、硬度偏低；强度、硬度偏低；5Cr4Mo2W2VSi，5Cr4W5Mo2V为基体

34、钢，具有为基体钢，具有高速钢的高强度及低合金工具钢的韧性，高速钢的高强度及低合金工具钢的韧性，相对于前两相对于前两种钢，强度、硬度较高，而塑性、韧性偏低种钢，强度、硬度较高，而塑性、韧性偏低。这两种。这两种钢的回火抗力均高于钢的回火抗力均高于3Cr2W8V，可在，可在700 高温下工作。高温下工作。这类钢适用于耐热性、耐磨性要求较高而韧性要求较低、这类钢适用于耐热性、耐磨性要求较高而韧性要求较低、形状不太复杂的模具，如压力机镦锻模、挤压机以及压铸形状不太复杂的模具，如压力机镦锻模、挤压机以及压铸模等。模等。第36页，讲稿共48张，创作于星期二37第三节第三节 热作模具钢热作模具钢4、特殊用途热

35、作模具钢、特殊用途热作模具钢 (1)超高强度钢超高强度钢 有有40CrMo、40CrNi2Mo、30CrNiMnSi A 等。等。性能特点：性能特点：有很高的抗拉强度和足够的塑性、韧性。有很高的抗拉强度和足够的塑性、韧性。成分特点：成分特点：中、低含碳量，低合金量（小于中、低含碳量，低合金量（小于5%），主），主要靠特殊的冶炼工艺及后续热处理（回火时效、形要靠特殊的冶炼工艺及后续热处理（回火时效、形变热处理、晶粒超细化处理）获得高强性和高韧性。变热处理、晶粒超细化处理）获得高强性和高韧性。应用：应用：主要用于工作温度低于主要用于工作温度低于450 ，需要高强度和高韧，需要高强度和高韧性的模具零

36、件。如热挤压用挤压筒、压力机锻模用模座、性的模具零件。如热挤压用挤压筒、压力机锻模用模座、高速锤锻用模套、压板、顶杆。高速锤锻用模套、压板、顶杆。第37页，讲稿共48张，创作于星期二38第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 4、特殊用途热作模具钢、特殊用途热作模具钢 (2)马氏体时效钢马氏体时效钢 有有18Ni（250），），18Ni（300），），18Ni（350）。18Ni（250）成分：）成分：Ni18，Co7.75，Mo5.0，Ti0.4，Al0.1。成分特点：成分特点：超低碳量（小于超低碳量（小于0.03%)，高含镍、钴，高含镍、钴量（量（Ni大于大于10%，Co 7%左右），以及一定

37、量的左右），以及一定量的Mo、Ti、Al。镍可使钢在高温下得到单相奥氏体，并在镍可使钢在高温下得到单相奥氏体，并在冷却到室温时转变为单相马氏体，而具有较高的塑冷却到室温时转变为单相马氏体，而具有较高的塑性。钴能使钢的马氏体开始转变温度升高，避免形性。钴能使钢的马氏体开始转变温度升高，避免形成大量残留奥氏体。成大量残留奥氏体。第38页，讲稿共48张，创作于星期二39第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 4、特殊用途热作模具钢、特殊用途热作模具钢 (2)马氏体时效钢马氏体时效钢 热处理：固溶热处理：固溶+时效处理时效处理 固溶处理（固溶处理（800-900 ）后组织为）后组织为Fe-Ni板条马氏体，

38、板条马氏体，有很高的位错密度和小孪晶有很高的位错密度和小孪晶,其韧性其韧性较较Fe-C马氏体为高马氏体为高。时效处理（时效处理（480-500 ）后，）后，析出共格金属间化合物析出共格金属间化合物相相(Ni3Ti、Ni3Mo),具有超高硬度和良好的塑性、韧性，具有超高硬度和良好的塑性、韧性，硬度高、耐磨性好，断裂韧度也高。同时，具有高的抗硬度高、耐磨性好，断裂韧度也高。同时，具有高的抗热性能、抗高温疲劳性能、抗氧化性能。不存在淬透性热性能、抗高温疲劳性能、抗氧化性能。不存在淬透性问题。问题。第39页，讲稿共48张，创作于星期二40第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 4、特殊用途热作模具钢、特殊

39、用途热作模具钢 (2)马氏体时效钢马氏体时效钢 应用：应用：由于含镍、钴高，价格贵。主要用于精密复杂由于含镍、钴高，价格贵。主要用于精密复杂长寿命压铸模，也常用于冷挤模、精密塑料模、铝压长寿命压铸模，也常用于冷挤模、精密塑料模、铝压铸模、精密锻模等。铸模、精密锻模等。第40页，讲稿共48张，创作于星期二41第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 4、特殊用途热作模具钢、特殊用途热作模具钢 (3)高速工具钢高速工具钢 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，耐热性好，可在，耐热性好，可在600 工工作，强度高、但韧性差。可用于热挤压模、热冲压作，强度高、但韧性差。可用于热挤压模、热冲压用冲头、热成形铝

40、合金压铸模。用冲头、热成形铝合金压铸模。第41页，讲稿共48张，创作于星期二42第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 4、特殊用途热作模具钢、特殊用途热作模具钢 (4)奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢 分为分为Cr-Ni系（系（Cr14Ni25Co2V)和和Cr-Mn系系(5Mn15Cr8Ni5Mo3V)。主要为了满足耐高温、耐腐蚀、。主要为了满足耐高温、耐腐蚀、抗氧化而引入。抗氧化而引入。Ni、Mn可无限扩大奥氏体区，加热及可无限扩大奥氏体区，加热及冷却过程中不发生相变，高温强度高、耐热性好。冷却过程中不发生相变，高温强度高、耐热性好。工艺：工艺：退火退火+固溶时效处理，时效温度固溶时效处理，时效温度

41、700 。应用：应用：温度介于温度介于700-900 的模具，如钢或高温合金挤压的模具，如钢或高温合金挤压模、粉末烧结模、压铸模等。模、粉末烧结模、压铸模等。第42页，讲稿共48张，创作于星期二43第三节第三节 热作模具钢热作模具钢热作模具的选材热作模具的选材 P861锤锻模：低耐热高韧性钢。锤锻模：低耐热高韧性钢。2高速锤锻模：中耐热韧性钢。高速锤锻模：中耐热韧性钢。3压力机锻模：中耐热韧性钢。压力机锻模：中耐热韧性钢。44 热挤压模：高耐热性钢。热挤压模：高耐热性钢。55 热冲切模：高耐磨钢（热冲切模：高耐磨钢（8Cr3）。66 压铸模：高耐热性钢和高温合金压铸模：高耐热性钢和高温合金。第

42、43页，讲稿共48张，创作于星期二44第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 七、新型热作模具钢七、新型热作模具钢 1.HM1(35Cr3Mo3W2V)热作模具钢热作模具钢 该钢种已纳入该钢种已纳入GB1299-85的国家标准模具钢号。它具的国家标准模具钢号。它具有良好的抗热疲劳性能、抗回火稳定性能和良好的冶有良好的抗热疲劳性能、抗回火稳定性能和良好的冶炼、锻造、热处理及机械加工工艺性能，是国内综合炼、锻造、热处理及机械加工工艺性能，是国内综合性能优良、符合我国资源条件的高强韧性热作模具新性能优良、符合我国资源条件的高强韧性热作模具新钢种。适用于高温、高负荷、急热急冷条件下的压力钢种。适用于高温、

43、高负荷、急热急冷条件下的压力机锻模、轴承热锻凹模、成型滚锻模、高强度和高热机锻模、轴承热锻凹模、成型滚锻模、高强度和高热强钢的精密锻造、铝和铜合金压铸模、热挤压摸具等。强钢的精密锻造、铝和铜合金压铸模、热挤压摸具等。使用寿命可比使用寿命可比3Cr2W8V提高提高1-4倍。在高温性能方面倍。在高温性能方面明显优于明显优于H13钢。钢。第44页，讲稿共48张，创作于星期二45第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 七、新型热作模具钢七、新型热作模具钢 2HM3(25Cr3Mo3VNb)热作模具钢热作模具钢 该钢种与该钢种与HM1为同一系列产品，其高温强韧性能和热为同一系列产品，其高温强韧性能和热疲劳性

44、能非常突出，特别适合于冲击载荷较大，工作温疲劳性能非常突出，特别适合于冲击载荷较大，工作温差高的模具。如辊锻成型模具，有色金属压铸模具、耐差高的模具。如辊锻成型模具，有色金属压铸模具、耐热不锈钢及高强度材料锻压成型模具，轴承环套圈热锻热不锈钢及高强度材料锻压成型模具，轴承环套圈热锻成型凹模等，使用寿命比原用成型凹模等，使用寿命比原用H13、3Cr2W8V和和5CrNiMo都有成倍都有成倍提高。提高。第45页，讲稿共48张，创作于星期二46第三节第三节 热作模具钢热作模具钢 七、新型热作模具钢七、新型热作模具钢 3RM2（5Cr4W5Mo2V）热作模具钢）热作模具钢 RM2钢是一种多用途基体钢，

45、既可用于热作模具，也钢是一种多用途基体钢，既可用于热作模具，也可用于冷作模具。该钢种已纳入可用于冷作模具。该钢种已纳入GB1299-85国家标准国家标准中，具有极高的高温强度、红硬性能、热稳定性能和高中，具有极高的高温强度、红硬性能、热稳定性能和高温耐磨性能。特别适用于铜合金挤压模具，温锻模具和温耐磨性能。特别适用于铜合金挤压模具，温锻模具和冲击载荷较小的热挤冲头模具。在切边模具、齿轮精锻冲击载荷较小的热挤冲头模具。在切边模具、齿轮精锻模具、轴承环挤压冲头、不锈钢餐具滚轧模具的应用寿模具、轴承环挤压冲头、不锈钢餐具滚轧模具的应用寿命都远高于原用命都远高于原用H13、3Cr2W8V模具钢。模具钢。第46页，讲稿共48张，创作于星期二47作业：作业：1 热作模具钢应具备哪些特性？热作模具钢应具备哪些特性？2 热作模具钢根据耐热程度可分为哪些类型热作模具钢根据耐热程度可分为哪些类型？不同耐热钢的成分特点如何？不同耐热钢的成分特点如何？3 热作模具钢常采用哪些热处理工艺？热作模具钢常采用哪些热处理工艺？第三节第三节 热作模具钢热作模具钢第47页，讲稿共48张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第48页，讲稿共48张，创作于星期二