冷作模具材料教材幻灯片.pptx

6． 1 冷作模具的工作条件与性能要求 6． 1． 1 冷作模具的工作条件 6． 1． 2 冷作模具的性能要求 6． 1． 3 典型冷作模具材料的性能分析 6． 2 冷作模具材料的选用 6． 3 冷作模具的制造工艺路线 6． 4 冷作模具的热处理 6． 4． 1 冷作模具钢的热处理特点 6． 4． 2 典型冷作模具的热处理 6． 5 冷作模具热处理实例 6． 5． 1 硅钢片冷冲裁模具 6． 5． 2 不锈钢表壳冷挤压模具 冷作模具材料 冷作模具材料的正常失效形式主要是磨损、脆 断、弯曲、咬合、塌陷、啃伤、软化等。 要求冷作模具钢应在相应的热处理后 ， 具有高 的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、不咬 合等能力。 6. 1 冷作模具材料的工作条件与性能要求 6. 1. 1 冷作模具材料的工作条件 1.冲裁模 2.拉深模 3.挤压模 4.冷镦模 6. 1.2 冷作模具材料的性能要求 （1） 可锻性 （2） 可切削性 （3） 可磨削性 （4） 热处理工艺性 2.工艺性能要求 6. 1.3 典型冷作模具材料的性能分析 1.碳素工具钢 (1)化学成分 ; (2)力学性能 ; (3)工艺性能 ; (4)使用范围。 (2)力学性能 如图6- 1所示 ， 碳素工具钢随回火温度升高而硬度降低， 但下降趋势与碳含量有关 ， 碳含量越高 ， 钢中析出的碳化物 颗粒越多 ， 阻止了硬度的下降 ， 因而碳含量高的钢回火时硬 度降低程度比碳含量低的钢小。 图6- 1 T10钢的硬度、残余奥氏体量与回火温度的 关系 (780℃淬火、水冷、 回火保温1 h) 提高淬火温度 ， 淬火马氏体变粗 ， 钢的强韧性下降 ， 如图6-2所示 。但 适当提高淬火温度 ， 可提高碳素工具钢的淬透性 ， 增加硬化层深度 ， 提高 模具的承载能力 ， 如图6-3所示 。所以 ， 对于容易淬透的小型模具 ， 可采用 较低的淬火温(760～780℃) ;对于大 、 中型模具 ， 应适当提高淬火温(800~ 850℃)或采用高温快速加热工艺。 图6-2 T10钢的淬火温度对强韧性的影响 图6-3 T10钢的淬火温度对淬透性的影响 碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降 ， 在低温区(150~ 200℃)回火 ， 硬度下降不多 ， 当回火温度超过200℃时 ， 硬度才明显下 降 ， 如图6- 1所示。 碳素工具钢的力学性能与回火温度的关系 ， 如图6-4所示 ， 当回火 温度为220～250℃时抗弯强度达到极大值 ， 可是碳素工具钢在200～250℃ 回火时 ， 会产生回火脆性 ， 导致韧性下降 ， 因此韧性要求较高的碳素工 具钢应避免在此温度回火 。而承受弯曲及抗压载荷的碳素工具钢仍可采 用220～280℃回火 ， 以获得高抗弯强度 ， 提高模具的使用寿命。 图6-4 T12钢的力学性能 与回火温度的关系 (淬火 温度:780℃) (3)工艺性能 ①锻造性能 : ②预先热处理 : ③淬火及回火 : (4)使用范围 碳素工具钢生产成本低 ， 易于冷、热加工 ， 在 退火状态下硬度较低 ， 通过热处理后可以获得较高 的硬度 ， 具有一定的耐磨性 。但淬透性差 ， 淬火变 形大 ， 耐磨性不高 。 因此 ， 碳素工具钢适于制造尺 寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷 作模具。 2 . 高碳低合金钢(CrWMn钢) (1)化学成分 CrWMn钢的临界点 :Ac 1 ≈750℃ , Accm ≈940℃ , Ar 1 ≈710℃ , Ms ≈255℃ 。 (2)力学性能 CrWMn钢具有高淬透性 ， 由于钨形成碳化物 ， 所以这种钢在淬火及低温 回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性 ， 如 图6-5 CrWMn钢力学 性能与淬火温度的关系 图6-7 CrWMn钢硬 度与回火温度的关系 图6-6 CrWMn钢硬度 与淬火温度的关系 图6-5～图6-7所示。 (3)工艺性能 ①锻造工艺 CrWMn钢具有良好的锻造性能 ， 其锻造工艺见表6-6 。 ②退火工艺 : CrWMn钢锻后需进行等温球化退火 ， 退火温度为790~ 830℃ , 等温温度为700～720℃ , 退火后的组织比较均匀 ， 退火后硬度为207～255HBS。 ③淬透性:CrWMn钢淬透性较好 ， 淬火变形小 。在油中的临 界淬透直径为30～50mm 。直径40～50mm的钢件在低于200℃ 的硝盐浴中冷却即可淬透。 (4)使用范围 CrWMn钢具有较好的淬透性 ， 淬火变形小 ， 耐磨性、热硬 性、强韧性均优于碳素工具钢 ， 是使用较为广泛的冷作模具