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1、零件选材及其热处理工艺一、机床主轴1、工作条件及失效形式主轴是机床主轴部件的关键零件之一，主要起支承传动件和传递转矩的作用，其工作条 件为：（1）承受交变载荷、交变弯曲载荷或拉一压载荷。（2）局部（轴颈、花键等处）承受摩擦和磨损。（3）特殊条件下受高温或介质作用。主轴的失效形式主要是疲劳断裂和轴颈处磨损，有时也发生冲击过载断裂，个别情况下 发生塑性变形或腐蚀失效。2、性能要求：（1）由于机床的主运动由其提供，主轴工作时的运动精度对工件加工质量将产生直接 影响，因此必须保证主轴工作时具有很高的运动精度。（2）高的疲劳强度，以防轴疲劳断裂。（3）优良的综合力学性能，即较高的屈服强度和抗拉强度、较高
2、的韧性，以防塑性变 形及过载或冲击载荷作用下的折断和扭断。（4）局部承受摩擦的部位具有高硬度和耐磨性，以防磨损失效。（5）在特殊条件下工作时应具有特殊性能，如蠕变抗力、耐腐蚀性等。3、主轴的选材与热处理不同工作要求的机床主轴，其性能要求是不同的，加工工艺也是有差异的，因此选用的 材料及相应的热处理工艺也会不同.3.1 普通机床主轴的选材与热处理工艺普通机床往往用于一般精度要求的工件加工.机床主轴通常采用滚动轴承支承，直接影 响主轴回转工作精度的轴颈没有直接的运动磨损.因此，针对主轴工作时承受交变载荷的受 力特性，一般选用综合机械性能较好的材料.同时，作为提供机床主运动的基准件，主轴的 几何质量
3、好坏直接影响机床主运动的精度，因此通常对普通机床主轴关键表面的几何质量提出下列要求：1）轴颈的直径精度为IT6,圆度、圆柱度应限制在直径公差之内；2）配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对支承轴颈（装配轴承的轴颈）的径向圆跳动为 0. 010. 03 mm,端面圆跳动为0.0050.010mm；3）支承轴颈的表面粗糙度为RaO. 630. 16Nm,配合轴颈为Ra2.50.63Nm.从几何精度要求和经济性两方面考虑，主轴的加工一般采用车削基础上的磨削工艺来实 现，可见，主轴用材必须同时具有良好的车削工艺性和磨削工艺性.3.1.1 主轴选材依据主轴的工作环境和工作要求，普通机床主轴材料通常选用下列3类
4、：1）中碳结构钢：常用牌号45, 50, 55结构钢；2）中碳合金钢：常用牌号40Cr, 50Cr合金钢；3）镭钢：常用牌号65Mn合金钢.3.1.2 热处理工艺般首先采用整体表面淬火或整体调质后主轴头部内外锥、主轴颈及花键表面淬火，然 后进行低温回火的常规热处理工艺根据需要，硬度一般可控制在4247HRC, 45-50HRC 或4853HRC等3种状态.在工程实际中，有时为得到较好的耐磨性，应提高表面硬度，通常选用含碳量较高的so- ss, 50Cr, 65Mn等结构钢，其淬火后低温回火的硬度可达5257HRC。3.2 精密机床主轴的选材及热处理工艺在精密机床上加工的工件精度要求很高，因此精
5、密机床主轴的工作精度要求就更高.为 提高机床的使用效率和降低使用成本，同时要求主轴工作精度具有持久的保持性，因此，在 进行主轴支承设计时，常采用定心精度很高的动压、静压或动静压滑动轴承支承.从理论上 分析，静压轴承支承时主轴颈与轴瓦是不接触的，动压轴承支承时主轴颈仅在启动阶段与轴 瓦接触，因此其支承方式极有利于主轴回转精度的持久保持.但在实际运行时，因受运动副 几何精度、不平衡力、热变形、冲击载荷、振动等动、静态因素的影响，轴颈支承油楔的刚 性并非很稳定，主轴回转中心的漂移运动始终存在，主轴颈与支承轴瓦的直磨损并不能完全 避免.为此，必须通过合理的选材及热处理来保证主轴颈的耐磨性和几何精度的稳
6、定性. 主轴选材依据主轴的使用要求和工作环境，精密机床主轴材料通常选用下列4类：1）合金渗氮钢：常用牌号38CrMoAIA；2）合金工具钢：常用牌号9Mn2V；3）滚动轴承钢：常用牌号GCH5；4）合金渗碳钢：常用牌号20Cr, 20CrMnTi.热处理工艺1） 38CrMoAIA.热处理工艺：退火一调质一高温除应力一渗氮。退火：完全退火，消除锻造应力，在切削加工前进行；调质：930*3 h油或水冷，650*56h高温回火，HB265295,金相检查离表面10mm 处铁素体量小于5%,在外圆精车前进行；高温除应力：630*5h炉冷，350c出炉风冷，消除切削加工引起的残余应力，在粗磨 外圆后进
7、行；渗氮：500c520c*5 h+55O560*25 h二段氮化，氮化层深度不小于0. 45 mm, 硬度大于950HV,脆化不大于2级，在外圆精磨前进行.2） 9Mn2V.热处理工艺：球化退火一调质一中频淬火一人工时效.球化退火：760 *411或690*611,球化1.55级，网络13级，在切削加工前进行； 调质：800C*3h油冷，630C650C高温回火，HB25（）30,在外圆精车前进行； 中频淬火：2 500周连续加热冷却，有明显变形时校直，850水冷，过冷度小于5 mm, 淬硬层35 mm,180*8h低温回火，在外圆精车后进行；人工时效：16（）*1224h,在外圆精磨前进行
8、.二、齿轮类零件1、齿轮的工作条件和失效形式齿轮是应用广泛的机械零件，主要起传递扭矩、变速或改变传力方向的作用。其工作 条件是：（1）传递扭矩时齿根部承受较大的交变弯曲应力。（2）齿啮合时齿面承受较大的接触压应力并受强烈的摩擦和磨损。（3）换挡、起动、制动或啮合不均匀时承受一定冲击力。齿轮的失效形式主要是齿的折断（包括疲劳断裂和冲击过载断裂）和齿面损伤（包括 接触疲劳麻点剥落和过度磨损）。2、性能要求根据齿轮的工作条件和失效形式，齿轮材料应具有如下性能：（1）高的抗弯疲劳强度，以防齿轮疲劳断裂。（2）足够高的齿心强度和韧性，以防齿轮过我断裂。（3）足够高的齿面接触疲劳强度和高的硬度及耐磨性，以
9、防齿面损伤。（4）较好的工艺性能，以便于制造和热处理等。3、齿轮的选材及热处理齿轮用材绝大多数是钢（锻钢与铸钢），某些开式传动的齿轮可用铸铁，特殊情况下还 可采用有色金属和工程塑料。确定齿轮用材的主要依据是：齿轮的传动方式（开式或闭式）、载荷性质与大小（齿面 接触应力和冲击负荷等）、传动速度（节圆线速度）、精度要求、淬透性及齿面硬化要求、齿 轮副的材料及硬度值的匹配情况等。（1）钢制齿轮钢制齿轮有型材和锻件两种毛坯形式。一般锻造齿轮毛坯的纤维组织与釉线垂直，分 布合理，故重要用途的齿轮都采用锻造毛坯。钢制齿轮按齿面硬度分为硬齿面和软齿面：应齿面硬度V35OHBW为软面；齿面硬度 A350HBW
10、为硬齿面。1）轻，低、中速，冲击力小，精度较低的一般齿轮，选用中碳钢（如Q255、Q275、 40、45、50、50Mn等）制造。常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮，正火硬度为 160200HBW：调质硬度般为200280HBW（W350HBW）。此类齿轮硬度适中，齿形加工 可在热处理后进行，工艺简单，成本低。主要用于标准系列减速箱齿轮，以及冶金机械、重 型机械和机床中的一些次要齿轮。2）中载，中速、受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮，选用中碳钢或合金调质钢（如 45、50Mn. 40Cr、42SiMn等）制造。其最终热处理采用高频或中频及低温回火.制成硬齿 面齿轮，齿面硬度可达5055HR
11、C,齿心部保持原正火或调质状态，具有较好的韧性。大 多数机床齿轮属于这种类型。3）重载，中、高速，且受较大冲击载荷的齿轮，选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢（如 20Cr、20MnB、20CrMnTi、30CrMnTi等）制造。其热处理是渗碳、淬火、低温回火，齿轮 表面获得5863HRC的高硬度.因淬透性高，齿心部有较高的强度和韧性。这中齿轮的表 面耐磨性、抗接触疲劳强度、抗弯强度及心部的抗冲击能力都高于表面淬火的齿轮，但热处 理变形较大，在精度要求较高时应安排磨削加工。主要用于汽车、拖拉机变速箱和后桥中。内燃机车、坦克、飞机上的变速齿轮，其负载和工作条件比汽车的更重要、更苛刻， 对材料的性能要求
12、更高，应选用含合金元素较多的渗碳钢（如20Cr2Ni4l8Cr2Ni4WA）制 造，以获得更高的强度和耐磨性。4）精密传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮（如内齿轮），要要求精度高，热处理变形 小，宜采用氮化钢（如38CrMoAl等）制造。热处理采用调质及氮化。氮化后齿面硬度高达 850I 200H V （相当于6570HRC）,热处理变形极小，热稳定性好（在500550c仍能保 持高硬度），并有一定耐蚀性。其缺点是硬化层薄，不耐冲击，不适用重载齿轮，多用于载 荷平稳精密传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。（2）铸钢齿轮某些尺寸较大（如直径大于400mm）、形状复杂并受一定冲击的齿轮，其毛坯用锻造难以 加
13、工时需要采用铸钢。常用碳素铸钢为ZG270500、ZG310570. ZG340640等。载荷 较大的采用合金铸钢，ZG40Cr、ZG35CrMo、ZG42MnSi等。铸钢齿轮通常是在切削加工前进行正火或退火，以消除铸造内应力，改善组织和性能 的不均，从而提高切削加工性。要求不高、转速较慢的铸钢齿轮，可在在退火或正火处理后 应用：对耐磨性要求较高的，可进行表面淬火（如火焰淬火）。（3）铸铁齿轮灰铸铁可用于制造开式传动齿轮，常用的牌号有HT200、HT250HT300等。灰铸铁 组织中的石墨能起润滑作用，减摩性较好，不易胶合，切削加工性能好，成本低。其缺点是 抗零强度差，性脆，耐冲击性差。只适用
14、于制造一些轻载、低速、不受冲击的齿轮。由于球墨铸铁的强韧性较好，在闭式齿轮传动中，有用球墨铸铁（如：QT6003、 QT45010. QT40015等）代替铸钢的趋势。铸铁齿轮在铸造后一般进行去应力退火或正火、回火处理，硬度在170269HBW之 间，为提高耐磨性还可进行表面淬火。（4）有色金属齿轮对仪表齿轮或接触腐蚀介质的轻载齿轮，常用抗蚀、耐磨的有色金属型材制造。常见 的有黄铜（如H62）、铝青铜（如QA194）、硅青铜（如QSi31 ）、锡青铜（QSn6.50.1 ）。 硬铝和超硬铝（如2A12、7A04）可制作轻质齿轮。另外，对蜗轮蜗杆传动，由于传动比达、 承载力大，常用锡青铜制作蜗轮
15、（配合钢制蜗杆），以减摩、减少咬合和黏着现象。 （5）工程塑料齿轮在轻载、无润滑条件下工作的小型齿轮，可以选用工程塑料制造。常用的有尼龙、聚 碳酸酯、夹布层压热固性树脂等。工程塑料具有重量轻、摩擦系数小、减震、工作噪音小等 特点，适用于制造仪表、小型机械的无润滑、轻载齿轮。其缺点是强度低，工作温度较低， 不宜用于制作承受较大载荷的齿轮。（6）粉末冶金材料齿轮这种齿轮一般适用于大批量生产的小齿轮，如汽车发动机的定时齿轮（材料Fe-C0.9）、 分电器齿轮（材料Fe-C（）.9-Cu2.0）、农用柴油机的凸轮轴齿轮（材料Fe-Cu-C）、联合收割 机中的油泵齿轮等。4、典型齿轮材料举例及热处理（1
16、）机床齿轮机床齿轮属于运行平稳、负荷不大、工作条件较好的一类，一般选用碳钢制造。经高 频感应热处理后的硬度、耐磨性、强度及韧性已能满足性能要求。下面以CM6132机床中的齿轮为例分析。材料：45钢热处理技术条件：正火，840860c空冷，硬度160217HBW；高频感应加热喷水 冷却,180200。低温回火,硬度5055HRC。加工工艺路线：锻造一正火一粗加工一调质+半精加工一高频淬火及低温回火一精磨。正火可使同批坯料具有相同硬度，便于切削加工，使组织均匀，消除锻造应力。对 一般齿轮来说，正火也可以作为高频淬火前的预备热处理工序。调质可使齿轮具有较高的综合力学性能，提高齿轮心部的强度、韧性，使
17、齿轮能够 承受较大的弯曲应力和冲击应力。高频淬火机低温回火是赋予齿轮表面性能的关键工序，通过高频淬火可以提高齿轮 表面的硬度和耐磨性，增强抗疲劳破坏能力；低温回火是为了消除淬火应力。（2）汽车、拖拉机齿轮汽车、拖拉机的齿轮将发动机动力传递到后轮，并起倒车的作用，工作时承载、磨 损及冲击负荷较大。要求齿轮表面有较高的耐磨性和疲劳强度，心部有较高的强度（Ra1000N/mm2） 及韧性（ak60J/cm2）。选材及加工工艺路线有以下两种方式。1）选用20CrMnTi进行渗碳热处理技术条件：表层Wc=0.8%1.05%,渗碳层深度为0.81.3mm,齿面硬度5862HRC,心部硬度3345HRC。加
18、工工艺路线：锻造一正火一粗加工、半精加工一渗碳淬火、低温回火。该齿轮属于大批量生产，考虑到形状、结构特点，毛坯采用模锻件，以提高生产率节约 材料，使纤维分布合理，提高力学性能。热处理方法：正火，950970c空冷，硬度179217IIBW；渗碳920940C,保湿46h,预冷至830850c直接入油淬火，低温回火18010,保温2h。2）选用40Cr进行碳氮共渗。加工工艺路线：锻造一正火一粗加工、半精加工一碳氮共渗、淬火及低温回火。热处理技术条件：表层WC=0.65%0.9%,碳氮总的质量分数为1.0%1.25%,渗 层深度0. 20. 4mm,齿面硬度5863HRC,心部硬度3742HRC。
19、热处理方法：正火，840870空冷，硬度187241HBM碳氮共渗830850C,保温 12h,直接油淬，低温回火18010,保温2h。三、弹簧零件弹簧是利用材料的弹性和弹簧的结构特点，在产生变形及恢复变形时，可以把机械能或 动能转换成形变能，或者把形变能转换成动能或机械能。由于弹簧这种特性，使其作为重要 的基础零件，小至机械钟表发条、枪栓弹簧到生活用品，如测力器和弹簧秤中的弹簧，大至 各种汽车都离不开减振弹簧等，因此，弹簧的应用非常广泛。1、工作条件与失效形式普通弹簧一般是在室温、大气条件下承受载荷，有些弹簧是在不同介质、不同温度下工 作。在外力作用下，弹簧材料内部往往产生弯曲应力或扭转应力
20、。板簧承受的最大应力是在 根部或位于凹表面，而螺旋弹簧承受的最大切应力是在弹簧圈的内侧表面。所以，弹簧的实 效形式往往在这些部位发生。总结其失效形式主要是疲劳断裂和应力松弛。2、性能要求在力学性能方面，由于弹簧是在弹性范围内工作，不允许产生永久的塑性变形，因而要 求弹簧材料有很高的弹性极限、屈服强度和抗拉强度；由于弹簧一般是在长时间、交变载荷 下工作，因而要求弹簧有很高的疲劳寿命；有些弹簧是在较高工作温度下或在腐蚀环境中工 作，则要求弹簧材料有良好的耐热性或耐腐蚀性。对于要求淬火而截面尺寸较大的弹簧，要求钢材有适当的淬透性，较小的过热敏感性和 表面脱倾向性。在冷热成形时要求材料具有良好的卷制绕
21、簧性能，以便提高弹簧的制造质量。 3、选材及热处理在选材时，对于弹簧的功能、重要程度、使用条件、加工和热处理以及经济性诸多因素 综合考虑的同时，首先要以抗疲劳性能为主进行选择。制造弹簧用材料按其化学成分分类， 有碳素弹簧钢和各种合金弹簧钢以及铁基、银基、钻基、铜基等弹性合金。以弹簧钢及其热处理为例：（1）热轧弹簧钢热轧弹簧钢大部分是圆钢和扁钢，用以制造尺寸较大的（弹簧直径d8mm时）热卷制 螺旋弹簧和板簧。弹簧成形后必须经过淬火与回火处理。如60Si2Mn钢制造汽车板簧的工艺 路线为：扁钢剪制一机械加工（孔加工）一加热压弯一淬火一中温回火一喷丸强化热成形弹簧也可采用等温淬火获得下贝氏体或变形热
22、处理，对提高弹簧性能和使用寿命 有明显的效果。(2)弹簧钢丝和钢带弹簧钢丝按供应状态分为冷拔弹簧钢丝、油淬火回火钢丝及退火钢丝等，这些钢丝都 是通过热处理而获得较高的弹性。对于薄片弹簧，例如各种钟表发条、碟簧、点火线圈弹簧 以及各种弹簧垫圈，经常使用乳50A、65、75、85、95或T7A口2A等钢带来制造。对于要 求高强度和耐磨性好的弹簧，则宜选用79A、T12A钢带。四、切削刀具切削刀具泛指丝锥、板牙、钻头、车刀、铳刀、锯条、拉刀等工具，作为刀具一般由工 作部分和夹持部分组成。刀具材料主要是指工作部分的材料。1、工作条件及失效形式在切削过程中，刀具材料在强烈的摩擦、高温、高压下工作，还要承
23、受弯曲应力、扭转 应力、冲击和振动等，由此造成的失效形式有：(1)磨损 刀具切削部位与工件被切削部位强烈的摩擦，使刀具前刀面、后刀面等发 生磨损。(2)断裂 切削刀具在冲击力及振动作用下折断或崩刃。(3)刀具刃部软化伴随切削过程的进行，由于刀具刃部温度不断升高，若刀具材料 的热硬性低或高温性能不足，会致使力部硬度显著卜.降而丧失切削加工能力。2、性能要求为避免(或减少)产生上述刀具的失效现象，刀具材料应具备以下基本性能：(1) 一般有较高的硬度(一般60HRC以上)。(2)有较好的耐磨性。(3)有较高的热硬性。(4)有足够的强度和韧性。(5)有较好的工艺性能，如淬透性、焊接性及力磨性等。能完全
24、满足上述所有性能的刀具材料几乎没有，而且不同的工件材料和加工要求不同。 对刀具材料性能的要求也不同，因此应根据不同的加工要求选择合适的刀具材料。3、典型刀具的选材及热处理(1)麻花钻麻花钻是应用最广的钻孔工具，切削时钻头在封闭的内表面工作，由于钻头切削刃始终 处于连续切削状态，且切削时排屑、冷却困难以及钻头与工件和钻屑之间的摩擦，都会产生 大展的切削热，切削温度较高，因此，除要求较高的硬度(6265HRC)、耐磨性和一定韧性 外，还要求具有较高的热硬性。另外，麻花钻形状复杂，钻心比较薄弱，要求热处理变形要 小。根据麻花钻的工作条件和性能要求，般选用高速钢(如W6Mo5cMV2、晅8Cr4v钢等
25、) 制造，其中W6Mo5Cr4V2钢不仅具有较高的硬度、耐磨性及高的热硬性，且韧性比W18Cr4V 高，钻孔时不易脆断。其加工工艺路线如下：锻造一球化退火一加工成形一淬火一三次高温回火一磨削一刃磨一检验麻花钻毛坯采用锻造(或轧制)成形，通过压力加工改善碳化物的分布，同时获得所需 的尺寸和形状。球化退火是为了降低硬度、便于切削、消除内应力，并为最终热处理做好组 织准备。由于高速钢的导热性很差，麻花钻在淬火加热的过程中要进行一次预热，避免在此 期间产生形变与裂纹，12701280的淬火和550570的三次回火是为了获得高的硬度、 高的热硬性、高的耐磨性及一定的韧性，其最终组织为回火马氏体+碳化物+
26、少量残留奥氏体。(2)手用较刀手用钱刀是较孔工具，主要用于降低钻削后孔的表面粗糙度值，以保证孔的形状和尺寸 达到所需的加工精度。在加工过程中，手用较刀刃口受到较大的摩擦，它的主要失效形式是 磨损和扭断，故手用佼刀对力学性能的主要要求是：刃口具有高的硬度、耐磨性以防止磨损， 心部具有足够的强度与韧性以抵抗扭断，并应具有良好的尺寸稳定性。手用较刀常用的材料 为CHVUn （微变形钢）。手用钱刀应具有较高的含碳量，以保证淬火后获得高的硬度；少量的合金元素可提高钢 的淬透性性，并形成碳化物，提高钢的耐磨性。选用CrWMn （微变形钢）淬火时变形量小, 可保证手用较刀的尺寸精度。其加工工艺路线如下：锻造
27、一球化退火一加工成形一去应力退火一铳齿、铳方柄一淬火一低温回火一磨削一刃 磨一检验五、冷作模具在常温下对材料进行压力加工的模具称为冷作模具。常用的冷作模具有：冲裁模、拉深 模、拉丝模、冷锁模、冷挤压模等。冷作模具在常温下使坯料变形，坯料的变形抗力很大，所以模具的工作条件很恶劣，工 作部分也受到了强烈的挤压、摩擦和较大的冲击载荷作用。冷作模具使用时的温度一般不超 过 200300C.冷作模具正常的失效形式是磨损。但如果模具的选材、热处理或结构设计不当，常会因 变形、崩刃、开裂而出现早期失效。为了使冷作模具不易变形，耐磨损，不开裂，在高应力 作用下保持尺寸精度不发生变化，冷作模具用钢应该具有高强度
28、、高硬度、高耐磨性和足够 的韧性，并且要求冷、热加工工艺性要好，对热硬性要求不高。1、冲裁模的选材及热处理冲裁模是一种带有刃口，被加工材料沿着模具刃口的轮廓发生分离的模具，包括落料、 冲孔、切边、剪切模具等。（1）工作条件、失效形式从板料的被冲裁过程可分为：弹性变形、塑性变形、裂 纹产生和裂纹扩展等四个阶段。由于被加工材料产生塑性变形，故冲裁模的工作部分，尤其 是刃口受到强烈的摩擦，所以冲裁模的主要失效形式是磨损。此外，冲裁模还受到一定的冲 击力、剪切力和弯曲力的作用。有时因结构不合理或选材及热处理不当而出现崩刃、锄粗、 折断等现象，从而导致模具过早失效。（2）性能要求为保证冲裁模不因过早磨损
29、而失效，必须有高的硬度和耐磨性；为防 止冲裁模工作过程中出现崩刃、折断现象，强调模具应具有较高的抗弯强度及一定的韧性。（3）选材原则 为了满足模具高硬度、高耐磨性和高强度的要求，所选用的钢材通常 应具有较高的碳含量，并且还要考虑冲裁模所加工的材料种类、形状、尺寸及生产批量等因 素。用于制造冲裁模的典型钢种有：碳素工具钢、低合金冷作模具钢、Crl2型钢、高碳中 格钢、高速钢、低碳高速钢等。（4）应用举例 硅钢片冲模（凹模）的选材及热处理1）选材，由于硅钢片加工批量大，保证模具使用寿命是应首先考虑的要素，能够 满足此要求的钢种很多，常用的是CH2冷作模具钢。Crl2高碳（Wc=2%2.3%）可保证
30、 模具具有高的硬度、强度和极高的耐磨性。格的加入可大幅度提高钢的淬透性（油淬临界直 径为200mm）,并使钢经过高温淬火后残留奥氏体审:增加，从而降低了钢淬火后的变形倾向。2）工艺路线。CM2冷作模具钢的加工工艺路线如下：锻造一球化退火一切削一去应力退火一淬火一回火一磨削一检验3）热处理工艺说明。球化退火是为了消除锻造应力，降低硬度，方便切削，获得 索氏体+碳化物组织，为淬火做组织准备；去应力退火可消除加工应力，减小模具淬火时的 变形。淬火时应注意：要两次盐炉中预热，然后进行分级淬火，以减少模具的应力和变形开裂倾向。为减少残留奥氏体、提高强度，常在淬火后采用冷处理。2、拉深模的选材及热处理拉深
31、是变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料（浅的空心坏）成为空心件（深的 空心件）而厚度基本不变的加工方法。它主要由凸模、凹模和压边圈组成。（1）工作条件、失效形式拉深模工作过程中，凹模承受强烈的摩擦和径向应力，凸模 承受摩擦和压缩应力。由于被加工材料的剧烈变形以及与型腔的摩擦，使局部温度升高。高 速拉深时，模具工作表面温度可达400500,使坯料与型腔表面焊合，撕裂后粘附在型 腔表面，形成坚硬的“小瘤”，造成粘模。模具表面的小瘤会造成产品表面的磨损和擦伤， 从而降低了共件的表面质量。故拉深模的主要失效形式为磨损。（2）性能要求为保证产品的外观，模具表面不允许出现磨损痕迹，故冷拉深模必须具 有
32、较低的表面粗糙度值、良好的润滑条件及较高的耐磨性。（3）选材原则 拉深模材料的选择应根据坯料种类、产品形状和批量大小来决定。应在 保证产品数量和质量的基础上，尽可能地降低成本。对于直径小于75mm的零件的小模具， 应优先考虑材料性能，因为材料费用只占模具生产中很小的比例（即使是高合金工具钢，材 料费用也大于模具总成本的5%）；而制造直径大于200mm的零件模具时，材料费用很高， 故选材时应综合权衡材料的成本和性能，如采用工具钢镶块制作或采用合金铸铁制作也不失 为一种节省的选择。对于圆形制品和小批量生产的，可采用碳素工具钢；中批量生产的，可采用低合金工具 钢；形状不规则的产品或大批量生产的，可采
33、用Crl2UoV钢；大批量生产可采用硬质合金。（4）应用举例 生产防尘盖（材料为Cr6WV钢）的拉深模的选材及热处理。1）材料。原用材料为GCrl5,模具使用寿命为5000件。现选用GW50钢结硬质合 金以WC为硬质相，其余为粘结相（Fe及少量的C、M。、Cr等）制造，可显著提高模具的 使用寿命，达几十万件。与GCr15相比，GW50钢结硬质合金材料具有高的硬度、耐磨性、刚度、抗氧化性、耐 蚀性和高的热硬性，避免模具产生划痕，能保证产品的表面质量,提高了拉深模的使用寿命。2）热处理工艺,GW50钢结硬质合金的淬火|可火工艺如图7-6所示，可获得马氏体 +少量残留奥氏体+WC+合金碳化物，硬度为6568HRC。时间图7-6 GW50钢结硬质合金的淬火, 回火工艺参考文献：1齐乐华：工程材料与机械制造基础（2006, 4）高等教育出版社。2王文奎、俞学人：机床主轴的选材及热处理工艺（绍兴文理学院机电系，浙江 绍兴 312000）。【3】崔明铎：工程材料及其热处理（2009,7）机械工业出版社4 118&nienuNavKey=568842