模具材料与表面处理讲义

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等因素均可造成模具发生严重磨损);

3)较高的热稳定性、较高的高温强度;(在较高温度下仍然保持常温力学性能,否则会发生软化、塑性变形、塌陷等问题); 4)良好的耐冷热疲劳性能;(断裂等)

5)良好的导热性;(为了维持正常的工作循环,必须将热量及时排出);

6)高淬透性;(目的是使各处的力学性能比较均匀、并承受较大的负荷)

7)良好的工艺性(加工方法和费用); 成份特点:

从性能要求方面来看,热作模具材料要求具有较高的韧性,因此含C量稍少,热作模具材料含C量一般在0,4-0,6%之间。减少含C量,可以提高韧性,但同时硬度会降低。

含有Cr、Mn、Ni、Si、Mo、W、V等合金元素。这些元素可以明显提高淬透性、热硬性、高温强度、热疲劳抗力等。

比如:其中的Cr元素可以提高材料的淬透性、耐磨性以及材料的抗氧化能力。此外W和Mo元素可以提高材料的高温强度和热疲劳抗力。

§3-2 热作模具钢及热处理

为了便于对模具材料进行系统分析,首先对热作模具材料进行分类。从实际生产中来看,绝大部分的热作模具材料是热作模具钢,其他热作模具材料后面再讲。首先来看一下模具钢的分类。 一、热作模具钢的分类

根据不同的标准有以下几种分类方法: 1、按照工艺用途来分:

热模锻模具钢、热挤压模具钢、压铸模具钢、热冲裁模具用钢。 2、按照工作温度来分:

低耐热模具钢(350-370℃)、中耐热模具钢(550-600℃)、高耐热模具钢(580-650℃) 3、按照使用性能来分:

高韧性热作模具钢、高热强度热作模具钢、高耐磨性热作模具钢

4、按照合金元素的含量分: 低合金、中合金、高合金

下面我们就按照工艺用途分类法来介绍各类热作模具材料的特点以及锻造和热处理工艺。

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二、热模锻模具用钢及其热处理

热模锻模具是在高温的条件下,通过冲击力或者压力使炙热的金属发生塑性变形而成型的模具。热模锻模具主要包括锤锻模、热模锻压力机锻模、热镦模、精锻模和高速锤锻模等等。

热锻模在工作的过程中受到冲击力或者压力的作用,根据上述情况我们可以将热锻模分为2大类,即以受冲击力为主成型的模具和以受压力为主成型的模具。第2大类模具的工作情况与热挤压类似,因此把它们放在与热挤压模具一起讨论。我们在此主要讨论以受冲击为主的模具材料,即锤锻模材料。

1、锤锻模的工作条件

模具在工作的过程中受到的负荷主要有冲击负荷,此外还会受到比较大的压应力和拉应力的作用。由于整个成型过程是在高温下进行的,因此模具型腔的温度会因为与坯料的接触而快速升高,一般来说模具的温度可以升高300-400℃,局部温度可以升高500-600℃,温度波动大约200℃。由于模具温度升高速度很快,因此在取出锻件后必须用水、油或者压缩空气对模具进行冷却,以便使工件和模具迅速冷却下来,以进行下一个工作循环。在这个过程中,由于温度的变化会造成模具上应力出现变化。此外在成型的过程中,由于材料发生转移,因此坯料与模具表面之间存在强烈的摩擦。

2、失效形式

1)磨损(粘着、氧化和磨料磨损) 2)塑性变形(塌陷)

3)断裂(脆断、崩裂、燕尾开裂、表面龟裂)

3、对锤锻模材料的主要性能要求

? 在高温下具有高的强度; ? 良好的冲击韧性;

? 具有高的耐磨性、较高的硬度; ? 良好的冷热疲劳性能; ? 良好的导热性; ? 高的淬透性; ? 良好的抗氧化性 ? 良好的工艺性能。

4、锤锻模材料的主要钢种

可以供选择的锤锻模材料不是太多,主要有5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi(2713)、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等。

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