《第四章 工模具钢.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章 工模具钢.ppt（58页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、u 概述概述u 碳素钢及低合金刃具钢碳素钢及低合金刃具钢u 高速钢高速钢u 冷作模具钢冷作模具钢u 热作模具钢热作模具钢u 其他类型工具用钢其他类型工具用钢第第4章章 工模具用钢工模具用钢4.1 概述概述 按用途分为按用途分为刃具钢、模具钢、量具钢刃具钢、模具钢、量具钢三大类。三大类。刃具钢可分为碳素、低合金工具钢和高速钢三大类。刃具钢可分为碳素、低合金工具钢和高速钢三大类。模具钢按工作温度可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑模具钢按工作温度可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。料模具钢。量具钢用来制作量规、卡尺、样板等。用来测量工件尺量具钢用来制作量规、卡尺、样板等。用来测量工件尺寸和形状。
2、寸和形状。4.1 概述概述主要主要矛盾矛盾 韧度和耐磨性间的合理平衡韧度和耐磨性间的合理平衡基体成分和基体成分和K的的性质、数量、形态和分布。性质、数量、形态和分布。成分成分组织组织 一般含一般含0.61.3%CM+足够数量足够数量K。M硬度硬度高、切断抗力较高、耐磨性好。高、切断抗力较高、耐磨性好。Cr、W、Mo、V等：等：淬透性、耐磨性和热淬透性、耐磨性和热稳定性；稳定性；Mn、Si辅助加入：辅助加入：淬透性，回火稳定性；淬透性，回火稳定性；第二相第二相K 球状、细小、均匀分布。球状、细小、均匀分布。4.2 碳素钢及低合金工具钢碳素钢及低合金工具钢一、碳素工具钢一、碳素工具钢 1.含碳量含
3、碳量 0.651.35%。钢号从钢号从T7到到T13。做低速切削的刃具和简单的冷冲模。淬透。做低速切削的刃具和简单的冷冲模。淬透性低，断面尺寸性低，断面尺寸15mm的工具。的工具。T7有较好的塑韧性，宜做受冲击的刃具，如凿子等；有较好的塑韧性，宜做受冲击的刃具，如凿子等；T8易过热，制造形状简单的木工工具等；易过热，制造形状简单的木工工具等；T10、T12耐磨性较好，强度高，但韧度低，制造不耐磨性较好，强度高，但韧度低，制造不受冲击或冲击较小形状简单的工具，如车刀、铣刀等。受冲击或冲击较小形状简单的工具，如车刀、铣刀等。4.2 碳素钢及低合金刃具钢碳素钢及低合金刃具钢 2.热处理工艺及性能热处
4、理工艺及性能 采用球化退火采用球化退火不完全淬火不完全淬火低温回火。低温回火。淬火：淬火：760800，盐水冷却（因淬透性低）。，盐水冷却（因淬透性低）。回火：回火：150250。性能：性能：HRC5864，但韧性、耐磨性不同。淬火变，但韧性、耐磨性不同。淬火变形开裂倾向大，工件厚淬不透。组织稳定性差，高于形开裂倾向大，工件厚淬不透。组织稳定性差，高于200硬度明显下降。硬度明显下降。4.2 碳素钢及低合金刃具钢碳素钢及低合金刃具钢二、低合金工具钢二、低合金工具钢合金合金元素元素作用作用 Cr：1%左右，左右，细细化化K，均匀分布；，均匀分布；Mn：主要是提高淬透性；：主要是提高淬透性；Si：
5、提高低温回火：提高低温回火稳稳定性，定性，还还可可强强化化铁铁素体，降低素体，降低切削加工性；但会增大脱碳敏感性，不切削加工性；但会增大脱碳敏感性，不单单独加入；独加入；W：0.51.5%，含量，含量过过多会形成碳化物，且使碳化多会形成碳化物，且使碳化物分布不均匀，物分布不均匀，恶恶化性能。化性能。V：降低：降低过热过热敏感性，敏感性，细细化晶粒，提高回火化晶粒，提高回火稳稳定性。定性。弥补碳素工具钢的不足。弥补碳素工具钢的不足。4.2 碳素钢及低合金刃具钢碳素钢及低合金刃具钢球化球化退火退火2.热处理工艺及性能热处理工艺及性能 采用球化退火采用球化退火不完全淬火不完全淬火低温回火。低温回火。
6、等温退火，由退火温度以等温退火，由退火温度以3040/h冷至冷至700左右，等温左右，等温4h，再炉冷到，再炉冷到600出炉。出炉。T淬淬为为Acm+3050，油冷、熔盐分级淬火、，油冷、熔盐分级淬火、等温淬火（等温淬火（B等温淬火和等温淬火和M等温淬火）。等温淬火）。淬火淬火工艺工艺一般一般组织组织 含碳量含碳量0.50.6%的的M+未溶粒状未溶粒状K4.2 碳素钢及低合金刃具钢碳素钢及低合金刃具钢 Si、Cr淬透性，淬透性，D油油60HRC；K细小、均匀细小、均匀不容易崩刃；不容易崩刃；分级淬火或等温淬火处理，变形较小；分级淬火或等温淬火处理，变形较小；Si使钢的脱碳倾向增大。使钢的脱碳倾
7、向增大。9SiCr：适于制作形状较复杂、变形要求小的工件，特别适于制作形状较复杂、变形要求小的工件，特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。4.2 碳素钢及低合金刃具钢碳素钢及低合金刃具钢CrWMn：Cr、W、Mn复合加入：复合加入：淬透性，淬透性，D油油=5070mm；AR在在1820%，淬火后变形小；，淬火后变形小；含含Cr、W的碳化物较多且稳定，晶粒细小的碳化物较多且稳定，晶粒细小高硬度、高高硬度、高 耐磨性；耐磨性；回火稳定性较好，回火稳定性较好，250回火，硬度才回火，硬度才60HRC；W使碳化物易形成网状。使碳化物易形成网状。适于制作要求变形小、耐磨
8、性高的工件，如拉刀等，适于制作要求变形小、耐磨性高的工件，如拉刀等，也可做量具及形状较复杂的高精度冲模。也可做量具及形状较复杂的高精度冲模。4.3 高速工具钢高速工具钢 1898年就有含年就有含W钢，钢，1910年生产了年生产了W18Cr4V。近几十年来，。近几十年来，高速钢的产量、品种和质量都有了很大的发展。高速钢的产量、品种和质量都有了很大的发展。按照其成分和性能特点可分为以下几类：按照其成分和性能特点可分为以下几类：（1）W系高速钢：系高速钢：W18Cr4V（18-4-1）型，）型，M1。（2）W-Mo系高速钢：系高速钢：W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）型，）型，（M2）。）。（3
9、）Co系高速钢：系高速钢：W18Cr4VCo5，W6Mo5Cr4V2Co8。红。红 红硬性高、切削性能好。红硬性高、切削性能好。（4）超硬高速钢：）超硬高速钢：W6Mo5Cr4V2Al。具有。具有6570HRC高硬高硬 度、高红硬性特点，成本比钴高速钢高。度、高红硬性特点，成本比钴高速钢高。钨系和钨钼系称为钨系和钨钼系称为通用型高速钢通用型高速钢，而把其他类型称为，而把其他类型称为高性高性能或特殊用途高速钢能或特殊用途高速钢。4.3 高速钢高速钢4.3 高速钢高速钢4.3 高速钢高速钢一、高速钢中合金元素的作用一、高速钢中合金元素的作用C 一般高速钢含一般高速钢含0.71.65%C。形成足够数
10、量的。形成足够数量的碳化物；保证马氏体中固溶碳量。碳化物；保证马氏体中固溶碳量。影响影响 C%过高：过高：a.AR增多；增多；b.碳量的提高使固相线降低，晶界碳量的提高使固相线降低，晶界熔化温度降低熔化温度降低淬火温度淬火温度 A中中Me%红红硬性硬性；c.韧性低。韧性低。4.3 高速钢高速钢W：造成红硬性的主要元素。：造成红硬性的主要元素。退火时主要以退火时主要以M6C型碳化物存在。型碳化物存在。一部分一部分M6C型碳化物溶入奥氏体型碳化物溶入奥氏体 强烈阻碍回火时马氏体中碳原子析出，提高回火强烈阻碍回火时马氏体中碳原子析出，提高回火稳定性，在稳定性，在600回火时，仍为过饱和固溶体，具有回
11、火时，仍为过饱和固溶体，具有高的红硬性。高的红硬性。回火时在马氏体中弥散析出回火时在马氏体中弥散析出W2C，造成二次硬化，造成二次硬化，具有高的红硬性和耐磨性。具有高的红硬性和耐磨性。淬淬火火加加热热时时 一部分一部分M6C型碳化物未溶入奥氏体型碳化物未溶入奥氏体 强烈阻止奥氏体晶粒长大。保证淬火加热采用强烈阻止奥氏体晶粒长大。保证淬火加热采用12201310的高温，使足够数量的碳化物溶入奥氏体，的高温，使足够数量的碳化物溶入奥氏体，保证高的红硬性，提高耐磨性。保证高的红硬性，提高耐磨性。W 热导率热导率钢导热性差。钢导热性差。W和和Mo相似，相似，1%Mo可取代可取代1.52.0%W。4.3
12、 高速钢高速钢V V显著显著红硬性、红硬性、硬度和耐磨性，细化晶粒，硬度和耐磨性，细化晶粒，过热敏感性。以过热敏感性。以VC存在。存在。Cr Cr加热时全溶，保证钢淬透性，加热时全溶，保证钢淬透性，4%Cr。改善抗氧化能力、切削能力。改善抗氧化能力、切削能力。Co 可显著可显著红硬性、有红硬性、有5%、8%和和12%三个级别。三个级别。但但钢的韧性，钢的韧性，钢脱碳倾向钢脱碳倾向。微量微量元素元素 微量微量N可增加硬红硬性，一般可增加硬红硬性，一般0.1%。稀土可。稀土可明显改善热塑性，明显改善热塑性，硫在晶界的偏聚。硫在晶界的偏聚。4.3 高速工具钢高速工具钢 在所有的高速钢中，除钴高速钢以
13、外，在所有的高速钢中，除钴高速钢以外，退火状态下退火状态下都含有都含有M6C、M23C6、MC三种碳化物，在含三种碳化物，在含W、Mo较少的高速钢中还有较少的高速钢中还有M7C3型碳型碳化物。在淬火状态下，只有化物。在淬火状态下，只有M6C和和MC。回火状态（。回火状态（650左右）有左右）有M2C、MC析出。析出。二、高速钢中的碳化物二、高速钢中的碳化物1.碳化物的类型碳化物的类型淬火淬火态态 加热时，加热时，K溶解顺序为：溶解顺序为：M7C3、M23C6型在型在1000左右溶解完左右溶解完M6C型在型在1200时比分溶解时比分溶解 MC型比较稳定，在型比较稳定，在1200时时开始少量溶解。
14、开始少量溶解。回火回火态态 主要为主要为M6C（淬火残留）、（淬火残留）、MC（回火时析出和（回火时析出和淬火残留）、淬火残留）、M2C（回火析出）等碳化物。（回火析出）等碳化物。4.3 高速工具钢高速工具钢2.碳化物不均匀性对高速钢性能的影响碳化物不均匀性对高速钢性能的影响K不均匀性不均匀性结果结果 各向异性；各向异性；形变时易应力集中而开裂；形变时易应力集中而开裂；热处理工艺性变坏。热处理工艺性变坏。关键是关键是必须经必须经过正确过正确的锻造的锻造 控制终锻温度；控制终锻温度；用合适的锻压比；用合适的锻压比；锻造时先轻锤快打，锻造时先轻锤快打，后重锤锻打；后重锤锻打；锻后要缓慢冷却，锻锻后
15、要缓慢冷却，锻后进行退火。后进行退火。4.3 高速工具钢高速工具钢 钨系高速钢的始锻温度一般为钨系高速钢的始锻温度一般为11401180，终锻温度为，终锻温度为90 0左右；钼系及钨系高速钢的始锻温度要低一些，为了减少氧化左右；钼系及钨系高速钢的始锻温度要低一些，为了减少氧化与脱碳，可以降低至与脱碳，可以降低至1000左右，终锻温度为左右，终锻温度为850870。终锻。终锻温度太低会引起锻件开裂，而终锻温度太高（大于温度太低会引起锻件开裂，而终锻温度太高（大于1000）会造）会造成晶粒的不正常长大，出现萘状断口。成晶粒的不正常长大，出现萘状断口。高速钢的导热性能较差，锻造加热过程中，一般应在高
16、速钢的导热性能较差，锻造加热过程中，一般应在 850900以下应缓慢进行；锻造或轧制后为防止产生过多的马氏体组以下应缓慢进行；锻造或轧制后为防止产生过多的马氏体组织，应缓慢冷却（常用灰坑缓冷），以防止产生过高的应力和开织，应缓慢冷却（常用灰坑缓冷），以防止产生过高的应力和开裂。裂。采用合适的锻压比，一般在采用合适的锻压比，一般在711之间，反复拉拔和锻粗之间，反复拉拔和锻粗23次；次；锻造时先轻锤快打，后重锤锻打，锻后要缓慢冷却，进行退火。锻造时先轻锤快打，后重锤锻打，锻后要缓慢冷却，进行退火。高速钢退火后的组织为索氏体高速钢退火后的组织为索氏体+碳化物，硬度为碳化物，硬度为HB207255。
17、4.3 高速工具钢高速工具钢三、高速钢的铸态组织三、高速钢的铸态组织 1.高速钢的平衡结晶过程高速钢的平衡结晶过程 平衡组织为：平衡组织为：Ld+K+P 2.高速钢的实际铸态组织高速钢的实际铸态组织 若包晶反应不能进行完毕，仍有部分高温铁若包晶反应不能进行完毕，仍有部分高温铁素体素体相被保留下来，在继续冷却时发生共析转相被保留下来，在继续冷却时发生共析转变变K，称为，称为共析，随后共析，随后相再发生共析反相再发生共析反应。因为在金相组织中呈黑色，又称应。因为在金相组织中呈黑色，又称黑色组织黑色组织。若若相的共析反应被相的共析反应被抑制，过冷到较低温抑制，过冷到较低温度转变为度转变为MAR，在，
18、在金相组织中呈白色，金相组织中呈白色，称称白亮组织白亮组织。鱼骨状莱氏体（鱼骨状莱氏体（Ld）、黑色组织（、黑色组织（共析体等）和白亮组织（共析体等）和白亮组织（M+AR）高高 速速 钢钢 的的 铸铸 态态 组组 织织 这是由于高速钢在实际铸锭凝固时的冷却速度大于平衡冷却，合这是由于高速钢在实际铸锭凝固时的冷却速度大于平衡冷却，合金元素来不及扩散，在结晶和固态相变过程中的转变不能完全进行。金元素来不及扩散，在结晶和固态相变过程中的转变不能完全进行。4.3 高速工具钢高速工具钢四、高速钢的热处理四、高速钢的热处理 1.退火：退火：采用球化退火，也可分为一般退火和等温退火两种。采用球化退火，也可分
19、为一般退火和等温退火两种。(a)普通退火工艺普通退火工艺(b)等温退火工艺等温退火工艺4.3 高速工具钢高速工具钢2.淬火、回火淬火、回火思考：为什么需要采用一次或多思考：为什么需要采用一次或多次预热，预热有何作用？次预热，预热有何作用？高速钢工具一般在高温盐浴炉中加热，速度较快，常采用预热。高速钢工具一般在高温盐浴炉中加热，速度较快，常采用预热。4.3 高速工具钢高速工具钢：4.3 高速工具钢高速工具钢淬火要求：淬火要求：A奥氏体中有足够的奥氏体中有足够的C和和Me，只有合金元素含量高的马氏体才具，只有合金元素含量高的马氏体才具有高的红硬性。有高的红硬性。B有相当的未溶碳化物阻止奥氏体晶粒长
20、大。有相当的未溶碳化物阻止奥氏体晶粒长大。过热过热 淬火温度过高，晶粒长大，淬火温度过高，晶粒长大，K溶解过多，溶解过多，K发生角状化；发生角状化；奥氏体中合金度过高，冷却时易在晶界上析出网状奥氏体中合金度过高，冷却时易在晶界上析出网状K。过烧过烧 淬火温度再高淬火温度再高晶界熔化晶界熔化出现铸态组织特征（鱼骨状出现铸态组织特征（鱼骨状共晶莱氏体及黑色组织）。共晶莱氏体及黑色组织）。欠热欠热 淬火温度较低，大量淬火温度较低，大量K未溶解，且晶粒特别细小。未溶解，且晶粒特别细小。淬火温度应精确控制淬火温度应精确控制4.3 高速工具钢高速工具钢高速钢特点：高速钢特点：淬透性好，空冷可得马氏体。淬透
21、性好，空冷可得马氏体。（但为保证钢的红硬性和避免在高温（但为保证钢的红硬性和避免在高温时产生氧化腐蚀，一般不采用空冷。）时产生氧化腐蚀，一般不采用空冷。）在在650350，有过冷奥氏体稳，有过冷奥氏体稳定区。定区。奥氏体中合金度较高，有碳化物奥氏体中合金度较高，有碳化物析出倾向，在析出倾向，在650以上范围停留或缓以上范围停留或缓冷至冷至675时，奥氏体中会出现二次碳时，奥氏体中会出现二次碳化物。化物。4.3 高速工具钢高速工具钢淬火后冷却也很重要，方式很多，可根据工具不同情况进行选择。淬火后冷却也很重要，方式很多，可根据工具不同情况进行选择。4.3 高速工具钢高速工具钢分级淬火的分级温度停留
22、时间一般不宜太长，否则二次碳分级淬火的分级温度停留时间一般不宜太长，否则二次碳化物可能大量析出，对钢的性能不利。化物可能大量析出，对钢的性能不利。分级分级淬火淬火 常用一次分常用一次分级级或多次分或多次分级级方法。方法。80%高速高速钢钢工具是采用一次分工具是采用一次分级级淬火，淬火，分分级级温度常在温度常在600左右，停留左右，停留时间严时间严格格控制，一般控制，一般15min。多次分。多次分级级适用于形适用于形状特殊、极易状特殊、极易变变形的工具。形的工具。4.3 高速工具钢高速工具钢等温淬火：有贝氏体等温淬火（等温淬火：有贝氏体等温淬火（235315，24h）和）和马氏体等温淬火（马氏体
23、等温淬火（200左右，左右，560min）。采用较多的是）。采用较多的是贝氏体等温淬火。贝氏体等温淬火。可提高工具的强度、韧度和切削性能。降低中心钻及仪可提高工具的强度、韧度和切削性能。降低中心钻及仪表刀具等在使用中发生断头、崩刃等现象。表刀具等在使用中发生断头、崩刃等现象。4.3 高速工具钢高速工具钢回火：为消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体的数量。回火：为消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体的数量。560三次回火，每次保温三次回火，每次保温1h，回火后需冷至室温。，回火后需冷至室温。560回火后，硬度反而升高，有二次硬化现象：回火后，硬度反而升高，有二次硬化现象：560回火析出弥散的
24、回火析出弥散的M2C和和VC，起弥散硬化作用。，起弥散硬化作用。二次淬火：二次淬火：AR在回火后的冷却过程中转变为马氏体。在回火后的冷却过程中转变为马氏体。4.3 高速钢高速钢4.3 高速工具钢高速工具钢正常回火后的组织为回火马氏体碳化物以及少量正常回火后的组织为回火马氏体碳化物以及少量AR。4.3 高速工具钢高速工具钢3、表面、表面处处理理 工模具表面技工模具表面技术术是高速工具是高速工具钢发钢发展的一个重要方面，展的一个重要方面，在新型工具材料的开在新型工具材料的开发发上具有重要的意上具有重要的意义义。化学化学热处热处理：表面氮化、表面硫氮共渗、蒸气理：表面氮化、表面硫氮共渗、蒸气处处理等
25、。理等。T560。刀具表面覆刀具表面覆层层：物理气相沉：物理气相沉积积（PVD），在工件表面），在工件表面沉沉积积TiN或或TiC覆覆层层。4.4 合金模具钢合金模具钢一、冷作模具钢4.4 合金模具钢合金模具钢1、碳素工具、碳素工具钢钢和低合金工具和低合金工具钢钢4.4 合金模具钢合金模具钢 （1）碳素工具）碳素工具钢钢 淬透性低，淬透性低，热处热处理理时变时变形大，只适宜制造尺寸小、形状形大，只适宜制造尺寸小、形状简单简单、受受轻负轻负荷的模具。荷的模具。（2）低合金工具）低合金工具钢钢 常用低合金工具常用低合金工具钢钢有有9Mn2V、CrWMn、GCr15、9SiCr等。等。和碳素工具和碳
26、素工具钢钢相比，相比，这类钢这类钢的淬透性的淬透性较较高，高，热处热处理理变变形形较较小，小，耐磨性也耐磨性也较较好，可制造尺寸好，可制造尺寸较较大、形状大、形状较较复复杂杂、精度要求相、精度要求相对较对较高的模具。高的模具。4.4 合金模具钢合金模具钢9Mn2V的特点：的特点：Mn提高淬透性，提高淬透性，D油油30mm；Mn降低降低Ms点，淬火后点，淬火后AR 约约2022%，变变形小；形小；V能克服能克服Mn的缺点，降低的缺点，降低过热过热敏感性，敏感性，细细化晶粒；化晶粒；硬度稍低，回火硬度稍低，回火稳稳定性定性较较差，需在差，需在200以下回火；以下回火；VC使使钢钢的磨削性能的磨削性
27、能变变差。差。各种各种类类型的中小冷作模具都可采用。型的中小冷作模具都可采用。2、高、高铬铬和中和中铬铬模具模具钢钢1）高碳高铬模具钢）高碳高铬模具钢 主要有主要有Cr12、Cr12MoV钢。钢。Cr12MoV钢具有高淬透性，截面钢具有高淬透性，截面200300mm以下可以下可以完全淬透。以完全淬透。Cr12MoV钢主要制造大尺寸、形状复杂、钢主要制造大尺寸、形状复杂、承受载荷较大的模具，曾经有承受载荷较大的模具，曾经有“冷作模具王牌冷作模具王牌”之称。之称。4.4 合金模具钢合金模具钢（1）主要特点）主要特点 铸态组织为高碳亚共晶组织，和高速钢类似。退火态含有铸态组织为高碳亚共晶组织，和高速
28、钢类似。退火态含有 体积分数体积分数1620%的的(Cr，Fe)7C3碳化物。碳化物。淬火加热时有大量未溶碳化物（淬火加热时有大量未溶碳化物（Cr7C3），在），在Cr的碳化物的碳化物中，中，Cr7C3碳化物具有最高的硬度，极大提高耐磨性。碳化物具有最高的硬度，极大提高耐磨性。淬透性好，空冷可淬硬。淬透性好，空冷可淬硬。650350有过冷奥氏体稳定区。有过冷奥氏体稳定区。经二次硬化处理有较高的红硬性和耐磨性。经二次硬化处理有较高的红硬性和耐磨性。碳化物不均匀性比较严重，尤其是含碳较高的碳化物不均匀性比较严重，尤其是含碳较高的Cr12钢更甚，钢更甚，通常需要通过改煅来降低碳化物的级别。通常需要通
29、过改煅来降低碳化物的级别。4.4 合金模具钢合金模具钢（2）热处理）热处理4.4 合金模具钢合金模具钢一次一次硬化法硬化法 低温淬火低温淬火+低温回火晶粒低温回火晶粒细细小，小，强强韧韧性好。性好。9801030淬火淬火150170回火，硬度回火，硬度为为6163HRC，AR%少。少。12%左右的未溶左右的未溶(Cr,Fe)7C3碳化物。碳化物。一次硬化法使用一次硬化法使用较较普遍。普遍。二次硬化的原因主要是二次硬化的原因主要是ARM，和高速钢不完全相同。，和高速钢不完全相同。4.4 合金模具钢合金模具钢二次二次硬化法硬化法 10501100淬火淬火500左右多次回火，硬左右多次回火，硬度回升
30、到度回升到6062HRC。热热硬性硬性较较好，好，强强韧韧性性较较低。低。二次硬化法适用于工作温度比二次硬化法适用于工作温度比较较高（高（400500），且受），且受载载荷不大或淬火后表面需要氧荷不大或淬火后表面需要氧化化处处理的模具。理的模具。2）高碳中铬模具钢）高碳中铬模具钢 典型钢号：典型钢号：Cr4W2MoV和和Cr5Mo1V。K以以M7C3为主，分布较均匀，耐磨性好和热处理变形小，为主，分布较均匀，耐磨性好和热处理变形小，适于制造既要求有高的耐磨性，又具有一定韧度的模具。适于制造既要求有高的耐磨性，又具有一定韧度的模具。Cr5Mo1V（美（美A2）是值得推广的空冷淬硬冷作模具钢，）是
31、值得推广的空冷淬硬冷作模具钢，是国际上通用的钢种。是国际上通用的钢种。100mm以下可空冷淬硬，适用于以下可空冷淬硬，适用于形状复杂、要求热处理变形小又需要好的耐磨性和良好韧形状复杂、要求热处理变形小又需要好的耐磨性和良好韧度的冷作模具，如下料模、成型模、冲头、剪刀片等。度的冷作模具，如下料模、成型模、冲头、剪刀片等。3）新型冷作模具钢）新型冷作模具钢 我国常用我国常用7CrMo2V2Si钢，淬透性较好，热处理变形小。用钢，淬透性较好，热处理变形小。用来制造冷墩模、冷冲模及冲头、冲剪模等。来制造冷墩模、冷冲模及冲头、冲剪模等。4.4 合金模具钢合金模具钢3、基体、基体钢钢 基体钢是指其化学成分
32、与高速钢的淬火组织的基体化学成分基体钢是指其化学成分与高速钢的淬火组织的基体化学成分相同的钢种。相同的钢种。1）特点）特点 既具有高速钢的高强度，高硬度，又因不含大量碳化物而使既具有高速钢的高强度，高硬度，又因不含大量碳化物而使韧性、疲劳强度优于高速钢。（介于高速钢和低合金工具钢之间）。韧性、疲劳强度优于高速钢。（介于高速钢和低合金工具钢之间）。对基体钢没有确切的定义，但一般认为凡在高速钢基体成分对基体钢没有确切的定义，但一般认为凡在高速钢基体成分上添加少量合金元素，适当增减碳含量，以改善钢的性能，适应上添加少量合金元素，适当增减碳含量，以改善钢的性能，适应某些用途的钢种，都称为基体钢。某些用
33、途的钢种，都称为基体钢。4.4 合金模具钢合金模具钢2）典型钢号）典型钢号 6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）是中国研制的高韧度高耐磨的冷作）是中国研制的高韧度高耐磨的冷作模具钢。模具钢。以高速钢以高速钢W6Mo5Cr4V2 为母体，淬火基体成份为为母体，淬火基体成份为(wt%)：0.5%C，4%Cr，2%W，3%Mo，1%V。在此基础上适当增加含碳量，添加少量在此基础上适当增加含碳量，添加少量Nb，调整，调整W，Mo含量。含量。其抗弯强度和冲击韧性比高速钢好。其抗弯强度和冲击韧性比高速钢好。热处理工艺热处理工艺：10801180淬火，淬火，520580二次回火。二次回火。1080淬火：未溶
34、碳化物淬火：未溶碳化物511%，奥氏体晶粒度，奥氏体晶粒度1112级，韧级，韧性较好。性较好。1180淬火：未溶碳化物淬火：未溶碳化物25%，奥氏体晶粒度，奥氏体晶粒度911级，强度级，强度较高。较高。制作冷作模具为主，兼作热模具。制作冷作模具为主，兼作热模具。4.4 合金模具钢合金模具钢4.4 合金模具钢合金模具钢二、热作模具钢二、热作模具钢1、热锤锻热锤锻模模钢钢4.4 合金模具钢合金模具钢服役条件服役条件性能要求性能要求1）反复冷、热）反复冷、热龟龟裂、热疲劳裂、热疲劳 为了为了热疲抗力，提高热疲抗力，提高A1温温度，降低硬度是有利的。度，降低硬度是有利的。2）表层温度）表层温度500，
35、冲击力大，冲击力大 为了为了热强性和韧度，可进行热强性和韧度，可进行高温回火；但应消除回火脆性高温回火；但应消除回火脆性，整体性能好。，整体性能好。3）强烈摩擦磨损）强烈摩擦磨损模具高温耐磨性模具高温耐磨性。4）模具尺寸较大）模具尺寸较大淬透性好，导热性好淬透性好，导热性好。使用最广泛的是使用最广泛的是5CrNiMo和和5CrMnMo钢。钢。2）成分特点）成分特点4.4 合金模具钢合金模具钢 为降低模尾硬度，提高韧度，可采用自行回火、分段冷却方法和模尾为降低模尾硬度，提高韧度，可采用自行回火、分段冷却方法和模尾补充回火等工艺补充回火等工艺。4.4 合金模具钢合金模具钢3）工）工艺艺特点特点 硬
36、度要求：硬度要求：小型模硬度要求在小型模硬度要求在4044HRC，相，相对较对较高；高；大型模硬度在大型模硬度在3538HRC为为宜，相宜，相对较对较低。低。锻锻模模面：大中型模模模面：大中型模3642HRC，较较高；高；锻锻模模尾：大中型模模模尾：大中型模3035HRC，较较低。低。4.4 合金模具钢合金模具钢热处热处理工理工艺艺：5CrNiMo5、CrMnMo T淬淬：830860；T回回：450580。强强度和度和韧韧度与度与T回回的关系的关系硬度与硬度与T回回的关系的关系 模具淬火内应力大，出油后应立即回火以消除内应力、防止模具淬火内应力大，出油后应立即回火以消除内应力、防止开裂。开裂
37、。4.4 合金模具钢合金模具钢工工艺艺要求：要求：注意保注意保护护模面和模尾，以避免脱碳。模面和模尾，以避免脱碳。加加热热要注意要注意预热预热，450左右左右预热预热，升温速度要慢，升温速度要慢，50/h；冷却要注意冷却要注意预预冷，冷，预预冷到冷到780左右，循左右，循环环油冷，冷油冷，冷至至150200取出；取出；淬火后必淬火后必须须立即回火，立即回火，绝对绝对不允不允许许冷至室温。冷至室温。为为什么？什么？2、热挤压热挤压模具模具钢钢 4.4 合金模具钢合金模具钢 和和热锤锻热锤锻模相比，模相比，热挤压热挤压模在工作模在工作时时需要需要较长时间较长时间与被与被变变形加工的金属接触，其受形
38、加工的金属接触，其受热热的温度往往更高。的温度往往更高。热挤压热挤压模模还还承承受很大的受很大的应应力和摩擦力。力和摩擦力。这类这类模具的尺寸一般都不大，比模具的尺寸一般都不大，比锤锻锤锻模要小。模要小。热挤压热挤压模主模主要要求有高的要要求有高的热稳热稳定性、定性、较较高的高温高的高温强强度、耐度、耐热热疲疲劳劳性和高性和高的耐磨性。有的耐磨性。有铬铬系、系、钨钨系和系和钼钼系系热热模具模具钢钢三三类类。4.4 合金模具钢合金模具钢钨钨系：系：3Cr2W8V钢钢使用最多，具有高的使用最多，具有高的热稳热稳定性、耐磨性，但定性、耐磨性，但韧韧度和抗度和抗热热疲疲劳劳性性较较差。国外已基本停止，
39、以差。国外已基本停止，以H13代替。代替。铬铬系：系：4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2SiV等常用。淬透性等常用。淬透性较较高，有高，有较较高的高的强强度和度和韧韧度，抗氧化性度，抗氧化性较较好。常用于制造尺好。常用于制造尺寸不大的寸不大的热锻热锻模、模、钢钢及及铜铜的的热挤压热挤压模、模、铝铝及及铜铜合金的合金的压铸压铸模模等。等。3、压铸压铸模模钢钢4.4 合金模具钢合金模具钢 压压力力铸铸造是在高的造是在高的压压力下，使液力下，使液态态金金属属挤满挤满型腔成型。在工作中模具反复与型腔成型。在工作中模具反复与炽热炽热金属接触。金属接触。要求要求压铸压铸模具模具钢钢有高
40、的耐有高的耐热热疲疲劳劳性、性、较较高的高的导热导热性、良好的耐磨性及耐性、良好的耐磨性及耐蚀蚀性和一性和一定的高温定的高温强强度等。度等。4.4 合金模具钢合金模具钢 压铸压铸模具模具钢钢的的选择选择首先要根据首先要根据浇浇注金属的温度和注金属的温度和浇浇注金属的注金属的种种类类来决定。来决定。锌锌合金、合金、铝铝合金、合金、镁镁合金是低熔点的金属合金，可以合金是低熔点的金属合金，可以选择选择30CrMnSi、40Cr、5CrMnMo等低合金等低合金钢钢来制造来制造压压铸铸模具。如模具。如压铸锌压铸锌合金的模具可采用合金的模具可采用5CrMnMo钢钢，也，也可使用可使用40Cr调质钢调质钢。
41、压铸铝压铸铝、镁镁合金的模具目前常合金的模具目前常选选用用3Cr2W8V、H13和和4Cr5MoSiV钢钢。铜铜合金和黑色金属的熔点合金和黑色金属的熔点较较高，采用高，采用难难溶金属溶金属为为基的基的合金，如合金，如钼钼基合金、基合金、钨钨基合金等。基合金等。4.5 其它类型工具用钢其它类型工具用钢一、耐冲击用钢一、耐冲击用钢4.5 其它类型工具用钢其它类型工具用钢 常用常用钢钢号号4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等。等。Si、Cr：低温回火低温回火稳稳定性，并推定性，并推迟迟低温回火脆性区，因此低温回火脆性区，因此可可回火温度到回火温度到280，而得到，而得到较较高的高的韧韧度
42、，特度，特别别是是Si元素更元素更为为有效；有效；这这些元素都些元素都淬透性、淬透性、强强度和耐磨性。度和耐磨性。W：进进一步一步耐磨性和耐磨性和细细化晶粒，化晶粒，W还还能有效地能有效地回火脆性，回火脆性，所以含所以含W钢钢可在可在430470 回火，可得到更好的回火，可得到更好的韧韧度。度。4.5 其它类型工具用钢其它类型工具用钢二、冷轧辊用钢二、冷轧辊用钢4.5 其它类型工具用钢其它类型工具用钢 锻锻后立即等温退火。后立即等温退火。700800，保温，保温815h，冷至，冷至350400，保温，保温410h，再升，再升温到温到650670，保温，保温32h60h，然后以，然后以20/h的
43、冷速冷至的冷速冷至350400，再以，再以10/h的冷速冷至的冷速冷至100。调质处调质处理理：消除网状碳化物，得到粒状珠光体。：消除网状碳化物，得到粒状珠光体。880900。形状。形状简单简单的的轧辊轧辊采用水淬油冷，直径比采用水淬油冷，直径比较较大大的的选选用油冷或用油冷或间间歇油冷方式。歇油冷方式。辊辊身表面身表面应应冷却至冷却至180250，立即，立即进进行高温回火，高温回火多采用行高温回火，高温回火多采用690710。4.5 其它类型工具用钢其它类型工具用钢三、塑料模具用钢三、塑料模具用钢 加工表面加工表面应应有高的光有高的光洁洁度，所以要求模具材度，所以要求模具材料料夹杂夹杂物少，
44、物少，组织组织均匀，表面硬度高；均匀，表面硬度高；表面耐磨、耐表面耐磨、耐蚀蚀，能，能长长期保持表面光期保持表面光洁洁度；度；有足有足够够的的强强韧韧性，能承受一定性，能承受一定负负荷而不荷而不变变形；形；变变形要小，以保形要小，以保证证互互换换性和配合精度。性和配合精度。要要求求 塑料模具钢范围非常广泛，但作为塑料模具专用钢，塑料模具钢范围非常广泛，但作为塑料模具专用钢，并已纳入国家标准的仅有十余个。并已纳入国家标准的仅有十余个。4.5 其它类型工具用钢其它类型工具用钢 塑料模制造成本高，材料塑料模制造成本高，材料费费只占模具成本的一小只占模具成本的一小部分，一般在部分，一般在1020%，有，有时时甚至低于甚至低于10%。因此模。因此模具材料一般是具材料一般是优优先先选选用工用工艺艺性好、性能性好、性能稳稳定和使用寿定和使用寿命命长长的材料。的材料。常用牌号有常用牌号有SM4Cr5MoSiV、SM2Cr13等。等。