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1、第二章第二章 模具材料模具材料李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华李芳华一一 模具的类别与要求模具的类别与要求铸模铸模耐磨，尺寸稳定性好耐磨，尺寸稳定性好锻模锻模耐热冲击，强度高，韧性好耐热冲击，强度高，韧性好冲模冲模耐磨，硬度高，韧性好耐磨，硬度高，韧性好注塑模注塑模耐磨，耐腐蚀，表面光滑，强度刚度好耐磨，耐腐蚀，表面光滑，强度刚度好压铸模压铸模耐热冲击，耐腐蚀，耐磨，抗氧化性耐热冲击，耐腐蚀，耐磨，抗氧化性李芳华李芳华李芳华李芳华二二 模具零件及要求模具零件及要求成型零部件凸凹模：要求耐磨、硬度、强度、刚度等机械性凸凹模：要求耐磨、硬度、强度、刚度等机械性能指
2、标优异能指标优异固定零部件固定板：定位精度高，强度刚度好，容易加工固定板：定位精度高，强度刚度好，容易加工推卸料零部件推件板、卸料板：强度刚度好，容易加工推件板、卸料板：强度刚度好，容易加工支撑零部件模架：导向精度高，强度刚度好，容易加工模架：导向精度高，强度刚度好，容易加工李芳华李芳华李芳华李芳华三三 模具材料选用依据模具材料选用依据模具材料的性能要满足使用要求，包括；力学性能、高温性能、表面性能：从工作条件、模具结构、产品形状、尺寸、生产从工作条件、模具结构、产品形状、尺寸、生产批量等方面加以综合考虑，确定材料应具有的批量等方面加以综合考虑，确定材料应具有的性能。性能。凡形状复杂、尺寸精度
3、要求高的模具，应选用低变形凡形状复杂、尺寸精度要求高的模具，应选用低变形凡形状复杂、尺寸精度要求高的模具，应选用低变形凡形状复杂、尺寸精度要求高的模具，应选用低变形材料；材料；材料；材料；承受负荷大的模具，应选用高强度材料，承受负荷大的模具，应选用高强度材料，承受负荷大的模具，应选用高强度材料，承受负荷大的模具，应选用高强度材料，承受强烈摩擦和磨损的模具，应选用硬度高、耐磨性承受强烈摩擦和磨损的模具，应选用硬度高、耐磨性承受强烈摩擦和磨损的模具，应选用硬度高、耐磨性承受强烈摩擦和磨损的模具，应选用硬度高、耐磨性好的材料好的材料好的材料好的材料承受冲击负荷大的模具，应选用韧性高的材料。承受冲击负
4、荷大的模具，应选用韧性高的材料。承受冲击负荷大的模具，应选用韧性高的材料。承受冲击负荷大的模具，应选用韧性高的材料。李芳华李芳华李芳华李芳华三三 模具材料选用依据模具材料选用依据模具材料应具有良好的工艺性能：模具材料应具有良好的工艺性能：良好的锻造性、切削加工性与热处理持性。良好的锻造性、切削加工性与热处理持性。对尺寸较大、精度较高的重要模具，还要求有较大的淬对尺寸较大、精度较高的重要模具，还要求有较大的淬透性、较小的过热敏感性以及氧化脱碳和淬火变形倾透性、较小的过热敏感性以及氧化脱碳和淬火变形倾向。向。碳素工具钢由于热处理淬火后内应力大，变形开裂倾向碳素工具钢由于热处理淬火后内应力大，变形开
5、裂倾向大，因此一般不适于用电火花线切割方法加工的模具。大，因此一般不适于用电火花线切割方法加工的模具。模具材料选用应考虑经济性：模具材料选用应考虑经济性：选用材料应尽可能考虑到价格低廉、资源丰富、供应方选用材料应尽可能考虑到价格低廉、资源丰富、供应方便等。便等。不重要零件可采用普通碳素结构钢，如不重要零件可采用普通碳素结构钢，如4545钢，钢，Q235Q235等。等。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能碳素工具钢：含碳量范围为0.7-1.4牌号有牌号有T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、T10T10、T10AT10A、T12T12、T12AT12A等。
6、价格低廉，切削性能好，淬火后有较等。价格低廉，切削性能好，淬火后有较高的硬度和耐磨性，但淬透性较低，淬火时须高的硬度和耐磨性，但淬透性较低，淬火时须急冷、变形开裂倾向大，回火稳定性差，红硬急冷、变形开裂倾向大，回火稳定性差，红硬性低，用于性低，用于250 250 以下温度，用于尺寸较小、以下温度，用于尺寸较小、形状简单、负荷较小的形状简单、负荷较小的冷作模具冷作模具。通常于淬火。通常于淬火和低温回火后使用。随牌号数字的增加，含碳和低温回火后使用。随牌号数字的增加，含碳量增加，热处理后强度、硬度增加，塑性、韧量增加，热处理后强度、硬度增加，塑性、韧性下降性下降李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模
7、具材料及性能常用模具材料及性能低合金工具钢 这类钢含有一定的合金元素(总量在1一3之间)，与碳素工具钢相比其淬透性、淬硬性较好，耐磨性、红硬性较高，而且热处理变形小，回火稳定性好。模具中经常使用的有：CrWMnCrWMn、9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、GCr15GCr15、 ( (适于制作要适于制作要求变形小、形状复杂的各种中、小型求变形小、形状复杂的各种中、小型冷作模具冷作模具) )5CrMnMo5CrMnMo、5CrNiMo(5CrNiMo(主要用于制造主要用于制造热锻模及热热锻模及热态下工作的弯曲模、切边模态下工作的弯曲模、切边模) )。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模
8、具材料及性能常用模具材料及性能高合金工具钢高合金工具钢 这类钢由于合金元素的大量增加这类钢由于合金元素的大量增加( (总总量在量在1010以上以上) )，其淬透性、耐磨性显著增加，热，其淬透性、耐磨性显著增加，热处理变形极小，广泛用于承载大、冲次多、工件处理变形极小，广泛用于承载大、冲次多、工件形状复杂的模具。形状复杂的模具。经常采用的冷作模具钢有经常采用的冷作模具钢有Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV（日本牌号日本牌号SKD11SKD11），），钢的淬火硬度极高，具有高耐磨性，热处理钢的淬火硬度极高，具有高耐磨性，热处理变形小，淬透性高，也称低变形钢，常用来制造截面变形小，淬透性
9、高，也称低变形钢，常用来制造截面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的冷态服役模具冷态服役模具。热作模具钢有热作模具钢有3 3Cr2W8Cr2W8、3Cr2W8V3Cr2W8V等，适于制造表面需要等，适于制造表面需要高硬度、高耐磨性的有色高硬度、高耐磨性的有色金属压铸模、精锻模、热挤金属压铸模、精锻模、热挤模等，模等，其使用温度一般低于其使用温度一般低于600600。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能H11和H13钢：具有良好的综合力学性能，适用于热锻模、压铸模等热作模具。HM1：适合于在急冷急热条件下工作，如辊锻模，热挤模等重要的
10、热锻模等。RM2：适用于精锻模、平锻模、压印模GR：是高温性能良好的热作模具钢，适用于热缎、精锻、热挤等模具。这些材料用来取代5CrMnMo、5CrNiMo李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能高碳低合金钢：高强韧低合金冷模具钢高强韧低合金冷模具钢GDGD、火焰淬火空冷钢火焰淬火空冷钢CHCH和易切削精密模具钢和易切削精密模具钢8 8Cr2SCr2S。钢中含碳量在钢中含碳量在0. 0.6565至至0.850.85之间，主要合金化元素为之间，主要合金化元素为CrCr、MnMn、SiSi和和NiNi，并用少量强碳化物元素并用少量强碳化物元素WW、MnMn、V V补补充合
11、金化。一般采用淬火、低温回火，得回火充合金化。一般采用淬火、低温回火，得回火马氏体基体，弥散分布少量碳化物。这种组织马氏体基体，弥散分布少量碳化物。这种组织强度高，韧性好，有一定耐磨损性能。常用于强度高，韧性好，有一定耐磨损性能。常用于工作刃口温度不高、要求强韧性好的冷挤、冷工作刃口温度不高、要求强韧性好的冷挤、冷镦和冲裁模具。镦和冲裁模具。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能高碳中铬耐磨钢120120、301301、LDLD、GMGM和和ER5ER5钢。这些钢种可视为钢。这些钢种可视为在高碳高铬莱氏体钢的成分基础上发展起来的在高碳高铬莱氏体钢的成分基础上发展起来
12、的一类新型高耐磨钢。经淬火及高温回火后，具一类新型高耐磨钢。经淬火及高温回火后，具有较强的二次硬化效应，具有较高的强韧性和有较强的二次硬化效应，具有较高的强韧性和耐磨性能。主要用于代替耐磨性能。主要用于代替Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV及高及高速钢模具的应用领域，有较好的技术经济效益。速钢模具的应用领域，有较好的技术经济效益。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能高速钢的基体钢高速钢的基体钢6565NbNb：属于基体钢。所谓基体钢是在高速钢的基本成分属于基体钢。所谓基体钢是在高速钢的基本成分上添加少量的其他元索，适当增减含碳量，以改善钢上添加少量的其
13、他元索，适当增减含碳量，以改善钢的性能。的性能。6565NbNb钢适合于冷挤、冷镦、冷冲等模具，寿钢适合于冷挤、冷镦、冷冲等模具，寿命比命比Cr12MoVCr12MoV钢高钢高3535倍，用于冷挤压凸模，寿命比倍，用于冷挤压凸模，寿命比高速钢高。高速钢高。012012A1A1：是冷热兼用性能较好的新型模具钢适用于冷墩、是冷热兼用性能较好的新型模具钢适用于冷墩、切边、热锻等模具，用于热锻模，寿命比切边、热锻等模具，用于热锻模，寿命比3 3Cr2W8Cr2W8钢高钢高1313倍。倍。CG2CG2：也是冷热兼用的新型模具钢，应用于热挤、热锻、也是冷热兼用的新型模具钢，应用于热挤、热锻、冷挤、冷锻等冷
14、挤、冷锻等李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能铸铁：用于制造冲压模具的上、下模座，大型镶口铸铁：用于制造冲压模具的上、下模座，大型镶口模具的基座外，具有某些特殊性能酌铸铁还可用模具的基座外，具有某些特殊性能酌铸铁还可用宋代替模具钢制造模具主要工作部分的受力零件。宋代替模具钢制造模具主要工作部分的受力零件。灰口铸铁：灰口铸铁：HT250HT250350350，强度差，目前应用已不多强度差，目前应用已不多球墨铸铁：球墨铸铁：QT9002QT9002、QT8002QT8002、QT6003QT6003，要求一要求一定耐蚀性、抗氧化性的模具可选用定耐蚀性、抗氧化性的模具可
15、选用QT40018QT40018、QT40015QT40015、QT40010QT40010牌号的球墨铸铁。牌号的球墨铸铁。蠕墨铸铁：蠕墨铸铁： 有有RMT420RMT420、RMT380RMT380、RuT340RuT340等牌号。等牌号。合金铸铁：加入镍、钼、铬、钒等合金元素，通过表面合金铸铁：加入镍、钼、铬、钒等合金元素，通过表面火焰淬火来提高表面硬度和耐磨性。火焰淬火来提高表面硬度和耐磨性。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能硬质合金硬质合金常用硬质合金有钨钴常用硬质合金有钨钴( (YG)YG)、钨钴钛钨钴钛( (YT)YT)和万能硬质合金和万能硬质合金(
16、 (YW)YW)三类。第一类强度韧性较高，第二类则具有较高三类。第一类强度韧性较高，第二类则具有较高的红硬性和抗氧化性。制造模具主要采用钨钴的红硬性和抗氧化性。制造模具主要采用钨钴( (YG)YG)类类硬质合金。硬质合金。硬质合金有很高的硬度和耐磨性；耐高温，热稳定性强；硬质合金有很高的硬度和耐磨性；耐高温，热稳定性强；抗氧化性和耐蚀性都优于钢；强度高，刚性大，热膨抗氧化性和耐蚀性都优于钢；强度高，刚性大，热膨胀系数小，电导率、热导率都比较大，与铁及扶合金胀系数小，电导率、热导率都比较大，与铁及扶合金相近；不需进行热处理。相近；不需进行热处理。硬质合金的缺点是韧性差，加工困难，可用于制造高速硬
17、质合金的缺点是韧性差，加工困难，可用于制造高速冲模、多工位级进模、冷挤模、热挤模、冷镦模等。冲模、多工位级进模、冷挤模、热挤模、冷镦模等。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能钢结硬质合金一类是用碳化钛一类是用碳化钛( (TiCTiC) )作硬质相，另一类是用碳作硬质相，另一类是用碳化钨化钨( (WC)WC)作硬质相。每一类因基体作硬质相。每一类因基体( (粘结剂粘结剂) )种种类不同类不同( (铬钼钢、不锈钢、高速钢等铬钼钢、不锈钢、高速钢等) )，具有不，具有不同的性能，因而用途也不同。具有钢的可锻造、同的性能，因而用途也不同。具有钢的可锻造、可机械加工、可热处
18、理可机械加工、可热处理( (退火、淬火、回火退火、淬火、回火) )等等性能，而且热处理变形极小，淬火后又具有硬性能，而且热处理变形极小，淬火后又具有硬质合金的硬度及良好的耐磨性和刚性，用钢结质合金的硬度及良好的耐磨性和刚性，用钢结硬质合金制造冷镦模、冷挤模、拉深模、拉丝硬质合金制造冷镦模、冷挤模、拉深模、拉丝模、热锻模、热挤模、粉末冶金模、陶瓷模等。模、热锻模、热挤模、粉末冶金模、陶瓷模等。李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能塑料模专用钢：预硬调质型，有预硬调质型，有P20P20、718(718(瑞典瑞典) )和和H13H13钢；钢；预硬易切削型，预硬易切削型，5
19、 5NiSCaNiSCa，8Cr2S8Cr2S时效硬化型，时效硬化型，PMSPMS，SM2SM2，失效处理变形极小失效处理变形极小冷挤压成形型，需渗碳处理冷挤压成形型，需渗碳处理李芳华李芳华李芳华李芳华四四 常用模具材料及性能常用模具材料及性能低熔点合金和锌基合金拉延模、冲裁模等拉延模、冲裁模等树脂材料（汽巴树脂）拉延模、吸塑模等拉延模、吸塑模等铝材吸塑模、注塑模等吸塑模、注塑模等钢板简易模具简易模具李芳华李芳华李芳华李芳华五五 模具表面强化处理模具表面强化处理物理强化处理：高频淬火、火焰淬火、激光热处理、喷丸强化高频淬火、火焰淬火、激光热处理、喷丸强化化学强化处理：渗碳、渗氮、渗硼、渗碳、渗氮、渗硼、TDTD处理处理表面涂层：电镀、电镀、PVDPVD、CVDCVD、热喷涂、电火花强化热喷涂、电火花强化
