常用模具材料的分类选择和使用方法精实用教案

1、1 1 常用模具材料常用模具材料(cilio)(cilio)的分类的分类, ,选选择和使用方法择和使用方法1.1 模具材料(cilio)的分类1.2 模具材料(cilio)的性能、选用和发展第1页/共46页第一页，共47页。1.金属金属(jnsh)组织组织 1.金属组织金属组织金属金属具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。性排列的固体（即晶体）。合金合金 由两种或两种以上

2、金属或金属与非金属组成，由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。具有金属特性的物质。相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。固溶体固溶体是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。和置换固溶体两种。固溶强化固溶强化(qinghu)由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变

3、，使固溶体硬度和强度升高，这晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化种现象叫固溶强化(qinghu)现象。现象。化合物化合物合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。性能的新的晶体固态结构。机械混合物机械混合物由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。机械性能。第2页/共46页第二页，共47页。2.金属金属(jnsh)硬度硬度2金属硬度金属硬度硬度硬度金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外

4、金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。试验值有大致的换算关系，见表一。布氏硬度布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为：布氏硬度是用载荷为P的力把直的力把直接接D的钢球压入金

5、属表面，并保持一定的时间，的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的，据此计算出的压痕面积压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏。布氏硬度的使用上限是硬度的使用上限是HB450，适用，适用(shyng)于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。的硬度。洛氏硬度洛氏硬度HRA、HRC洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接

6、读出硬度法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为质两种。硬质压头为顶角为120的金刚石圆的金刚石

7、圆锥体，使用于锥体，使用于 第3页/共46页第三页，共47页。2.金属金属(jnsh)硬度硬度淬火钢等硬的材料。淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是硬度有效范围是70，适用于硬质合金、表，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是硬度有效范围是20-68(相当于相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调，适用于淬火钢及调质钢。质钢。洛氏硬度洛氏硬度HRB洛氏硬度洛氏硬度HRB的测量采用直径的测量采用直径1.588mm(1/16)的钢球，适用于退的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是火

8、钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于（相当于HB60-230)。维氏硬度维氏硬度HV维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为使用的压头是锥面夹角为136的金刚石四方锥体。试验时，在载荷的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度线的平均长度d，借以计算压痕面积，借以计算压痕面积AV，以，以P/AV的数值表示试样的的数值表示试样的硬度，以硬度，以HV表示。维氏硬度的

9、优缺点：维氏硬度有一个连续一致的表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别(tbi)适用于测量零件的适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。用于实验室及科研方面。第4页/共46

10、页第四页，共47页。3.金属材料机械性能金属材料机械性能3金属材料机械性能（或称为力学性能）金属材料机械性能（或称为力学性能）金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、弹性、刚度、硬度、冲击韧性、多次能包括：强度、塑性、弹性、刚度、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。冲击抗力

11、和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。 强度强度强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(phui)（过量塑（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。 塑性塑性塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性

12、变形（永久变形）塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏而不破坏(phui)的能力。的能力。疲劳疲劳前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指针。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工机械性能指针。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。作的，在这种条件下零件会产生疲劳。 第5页/共46页第五页，共47页。3.金属材料机械性能金属材料机械性能 冲击韧性冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷

13、，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。的能力叫做冲击韧性。 弹性弹性 金属材料在外力作用下产生不永久变形的能力称为弹性。金属材料在外力作用下产生不永久变形的能力称为弹性。 刚度刚度 刚度是指金属材料抵抗弹性变形的能力。在工程应用中绝大多数零件都在弹性状刚度是指金属材料抵抗弹性变形的能力。在工程应用中绝大多数零件都在弹性状态下工作，工作过程中不允许有过多的弹性变形。因此态下工作，工作过程中不允许有过多的弹性变形。因此(ync)，对材料的刚度，对材料的刚度都有一定的要求。都有一定的要求。第6页/共46页第六页，共47页。4.4.钢的分类钢的分类(fn li) (fn li) 钢是以铁、

14、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11% 。钢是经。钢是经济建设中极为重要的金属材料。济建设中极为重要的金属材料。 按化学成分，分为碳素钢（简称碳钢）与合金钢两大类。碳钢是由按化学成分，分为碳素钢（简称碳钢）与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，且价硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，且价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术

15、的格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制(ynzh)了了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为合各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为合金元素）而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，金元素）而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用日益广泛。故应用日益广泛。 由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材加以分类。按钢

16、材的用途、化学成分、质量的不同，可将钢分为许多类：加以分类。按钢材的用途、化学成分、质量的不同，可将钢分为许多类：按用途分类按用途分类按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。结构钢结构钢用作各种机器零件的钢，包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。用作各种机器零件的钢，包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。用作工程结构的钢，包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。用作工程结构的钢，包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。第7页/共46页第七页，共47页。4.4.钢的分类钢的分类(fn li)(fn li)工具钢工具钢用来

17、制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。特殊性能钢特殊性能钢是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。按化学成分分类按化学成分分类按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢碳素钢按含碳量又可分为低碳钢（含碳量按含碳量又可分为低碳钢（含碳量0.25%）；中碳钢（）；中碳钢（0.25%含碳量含碳量0.6%）；高碳钢（含碳量）；高碳钢（含碳量0.6%）。）。合金钢合金钢

18、按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量5%）；中合金钢（合金元）；中合金钢（合金元素总含量素总含量5%-10%）；高合金钢（合金元素总含量）；高合金钢（合金元素总含量10%）。此外，根据钢）。此外，根据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。中所含主要合金元素种类不同，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。按质量分类按质量分类按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢（含磷量按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢（含磷量0.045%、含硫量、含硫量0.055%；或磷、硫含量均；或磷、硫含量均0.050%）；优

19、质钢（磷、硫含量均）；优质钢（磷、硫含量均0.040%）；）；高级优质钢（含磷高级优质钢（含磷0.035%、含硫量、含硫量0.030%）。）。按冶炼炉的种类按冶炼炉的种类将钢分为平炉钢（酸性平炉、碱性平炉），空气转炉钢（酸性转炉、碱性转炉、将钢分为平炉钢（酸性平炉、碱性平炉），空气转炉钢（酸性转炉、碱性转炉、氧气吹转炉钢）与电炉钢。氧气吹转炉钢）与电炉钢。按冶炼时脱氧程度按冶炼时脱氧程度将钢分为沸腾钢（脱氧不完全），镇静钢（脱氧比较将钢分为沸腾钢（脱氧不完全），镇静钢（脱氧比较(bjio)完全）及半镇静钢。完全）及半镇静钢。钢厂在给钢的产品命名时，往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。

20、钢厂在给钢的产品命名时，往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工如将钢称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。具钢、合金结构钢、合金工具钢等。第8页/共46页第八页，共47页。模具在现代工业模具在现代工业(gngy)(gngy)中的作用中的作用 随着现代工业技术的发展，为提高产品质量，降低生产成本，提高生产效率和随着现代工业技术的发展，为提高产品质量，降低生产成本，提高生产效率和零件材料的利用率，国内外的生产厂家都在采用各种先进的无切削或少切削加工零件材料的利用率，国

21、内外的生产厂家都在采用各种先进的无切削或少切削加工工艺，如精密冲裁、精密锻造工艺，如精密冲裁、精密锻造(dunzo)、压力铸造、冷挤压等成形技术来代、压力铸造、冷挤压等成形技术来代替传统的切削加工工艺。而模具成形技术是首选的工艺手段之一，在飞机、汽车、替传统的切削加工工艺。而模具成形技术是首选的工艺手段之一，在飞机、汽车、机电产品、家用电器、塑料制品、等行业应用广泛。机电产品、家用电器、塑料制品、等行业应用广泛。 模具材料性能的好坏和使用寿命的长短，直接影响加工产品的质量和生产的效益。模具材料性能的好坏和使用寿命的长短，直接影响加工产品的质量和生产的效益。而模具材料的种类、热处理工艺、表面处理

22、技术是影响模具使用寿命的极其重要而模具材料的种类、热处理工艺、表面处理技术是影响模具使用寿命的极其重要的因素。因此世界各国均致力于开发新型模具材料、改进模具的热处理工艺、选的因素。因此世界各国均致力于开发新型模具材料、改进模具的热处理工艺、选用适当的表面处理技术、合理设计模具结构、加强对模具的维护等措施来提高模用适当的表面处理技术、合理设计模具结构、加强对模具的维护等措施来提高模具的寿命。具的寿命。第9页/共46页第九页，共47页。模具在现代模具在现代(xindi)(xindi)工业中的作工业中的作用用 建国以来，我国在模具建国以来，我国在模具(mj)材料方面有了很大的发展，初步建立起了具有我

23、材料方面有了很大的发展，初步建立起了具有我国特色的模具国特色的模具(mj)材料体系、包括冷作模具材料体系、包括冷作模具(mj)钢、热作模具钢、热作模具(mj)钢、钢、塑料模具塑料模具(mj)钢等系列材料，并在模具钢等系列材料，并在模具(mj)制造业广泛使用。同时，针制造业广泛使用。同时，针对不同的工作条件与环境因素，开发了多种先进的模具对不同的工作条件与环境因素，开发了多种先进的模具(mj)材料。材料。第10页/共46页第十页，共47页。模具材料模具材料(cilio)的分类的分类根据服役根据服役(f y)(f y)条件条件 ，模具材料分为，模具材料分为冷作模具材料冷作模具材料热作模具材料热作模

24、具材料塑料模具材料塑料模具材料其他模具材料其他模具材料第11页/共46页第十一页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类一、冷作模具材料一、冷作模具材料冷作模具材料应用量大使用面广，其主冷作模具材料应用量大使用面广，其主要性能要求有强度、硬度、韧性和耐磨性。要性能要求有强度、硬度、韧性和耐磨性。近年来碳素工具钢的使用愈来愈少，而高近年来碳素工具钢的使用愈来愈少，而高合合合合(h h)钢模具所占的比例为最高。钢模具所占的比例为最高。国外通用型冷作模具钢的代表钢种有低合国外通用型冷作模具钢的代表钢种有低合金模具钢金模具钢O1（9CrWMn)、中合金模具、中合金模具钢钢A2（Cr5Mo1V)

25、和高碳高铬模具钢和高碳高铬模具钢D3（Cr12)、D2(Cr12Mo1V1)等等第12页/共46页第十二页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类钢种钢种牌号举例牌号举例碳素工具钢碳素工具钢T7T7、T8T8、T10T10油淬冷作模具钢油淬冷作模具钢CrWMn,9Mn2V,9SiCr,Cr2CrWMn,9Mn2V,9SiCr,Cr2空淬冷作模具钢空淬冷作模具钢Cr5Mo1VCr5Mo1V、Cr6WVCr6WV、8Cr2MnWMoVS8Cr2MnWMoVS、Cr4W2MoVCr4W2MoV高碳高铬冷作模具钢高碳高铬冷作模具钢Cr12MoVCr12MoV、Cr12Cr12、Cr12MoV1

26、Cr12MoV1基体钢和低碳高速钢基体钢和低碳高速钢6W6Mo5Cr4V, 6Cr4W3Mo2VNb6W6Mo5Cr4V, 6Cr4W3Mo2VNb、7W7Cr4MoV7W7Cr4MoV硬质合金硬质合金YG6YG6、YG8NYG8N、YG8CYG8C、YG15YG15、YG25YG25钢结硬质合金钢结硬质合金GT35GT35、TLMW50TLMW50第13页/共46页第十三页，共47页。模具材料模具材料(cilio)的分类的分类 冷作模具钢以高碳合金钢为主，均属热处理强化型钢，冷作模具钢以高碳合金钢为主，均属热处理强化型钢，使用硬度高于使用硬度高于58HRC58HRC。 9CrWMn9CrWM

27、n为典型代表为典型代表(dibio)(dibio)的低合金冷作模具钢，的低合金冷作模具钢，仅用于小批量生产中的简易型模具和承受冲击力较小仅用于小批量生产中的简易型模具和承受冲击力较小的试制模具；的试制模具； Crl2Crl2型高碳合金钢是大多数模具的选用材料，这类型高碳合金钢是大多数模具的选用材料，这类钢的强度和耐磨性较高，韧性较低；钢的强度和耐磨性较高，韧性较低； 在对模具综合力学性能要求更高的场合，常用的替代在对模具综合力学性能要求更高的场合，常用的替代钢种是钢种是W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2高速钢和基体钢。高速钢和基体钢。第14页/共46页第十四页，共47页。模具模具(mj)

28、材料的分类材料的分类二、热作模具材料二、热作模具材料由于温度和冷却条件由于温度和冷却条件(有无冷却、如何冷却有无冷却、如何冷却)这两个因素，热作模具的工作条件远比冷这两个因素，热作模具的工作条件远比冷作模具复杂，因而热作模具用材的系列化，作模具复杂，因而热作模具用材的系列化，除少数外不如冷作模具用材系列完整。除少数外不如冷作模具用材系列完整。热作模具用材的选择，在力学性能方面要热作模具用材的选择，在力学性能方面要兼顾兼顾(jing)热强性热强性(热耐磨性热耐磨性)和抗裂纹和抗裂纹性能。但由于加工对象性能。但由于加工对象(热金属热金属)本身强度本身强度不高，故对热作模具材料的屈服强度要求不高，故

29、对热作模具材料的屈服强度要求并不高，而加工过程中采用的冲击加工方并不高，而加工过程中采用的冲击加工方式及不可避免的局部急热急冷特性，对韧式及不可避免的局部急热急冷特性，对韧性提出了较高要求。性提出了较高要求。第15页/共46页第十五页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类第16页/共46页第十六页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类 三、塑料模具材料三、塑料模具材料 由于塑料模具的工作条件由于塑料模具的工作条件(加工对象加工对象)、制造、制造方法、精度及对耐久性要求的多样性，所以方法、精度及对耐久性要求的多样性，所以塑料模具用钢的成分范围塑料模具用钢的成分范围(fnwi)

30、很大，各很大，各种优质钢都有可用之处，且形成了范围种优质钢都有可用之处，且形成了范围(fnwi)很广的塑料模具用材料系列。很广的塑料模具用材料系列。第17页/共46页第十七页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类第18页/共46页第十八页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类四、其他模具材料四、其他模具材料在三大类模具材料之外，还有铸造模具钢、在三大类模具材料之外，还有铸造模具钢、有色合金有色合金(hjn)模具材料、玻璃模具材料模具材料、玻璃模具材料等，陶瓷模具、建材成型模具。另外我国等，陶瓷模具、建材成型模具。另外我国还开发研制了特种新型模具用材。还开发研制了特种新型模具

31、用材。第19页/共46页第十九页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类( (一一) )铸造模具钢铸造模具钢通过精密通过精密(jngm)(jngm)铸造工艺直接得到形状复铸造工艺直接得到形状复杂的模具铸件，与传统的模具生产工艺比较杂的模具铸件，与传统的模具生产工艺比较可以节省加工工时，降低金属消耗，缩短模可以节省加工工时，降低金属消耗，缩短模具制造周期，降低模具制造费用。具制造周期，降低模具制造费用。如美国如美国ASTMASTM一一A597A597铸造工具钢标准中包括铸造工具钢标准中包括7 7个个钢号。其中冷作模具钢钢号。其中冷作模具钢4 4种、热作模具钢种、热作模具钢2 2种、种、耐

32、冲击工具钢耐冲击工具钢1 1种。种。第20页/共46页第二十页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类东风汽车模具有限公司东风汽车模具有限公司我国不少我国不少(b sho)部门也开始研制并采用精部门也开始研制并采用精密铸造工艺生产模具，如东风汽车公司冲模密铸造工艺生产模具，如东风汽车公司冲模厂已经采用火焰淬火冷作模具钢厂已经采用火焰淬火冷作模具钢ZG7CrSiMnMov实型铸造工艺，生产出汽实型铸造工艺，生产出汽车大型覆盖件冲模的刃口镶块模，取得了良车大型覆盖件冲模的刃口镶块模，取得了良好的使用效果和经济效益。好的使用效果和经济效益。第21页/共46页第二十一页，共47页。模具材料模具

33、材料(cilio)的分类的分类 我国研制的铸造热锻模用钢我国研制的铸造热锻模用钢JCDJCD钢已经试用于小型热钢已经试用于小型热锻模块，代替锻模块，代替5CrMnMo5CrMnMo钢锻造模具。钢锻造模具。 我国研制的铸造锻模钢我国研制的铸造锻模钢ZDM2(3Cr3MoWVSi)ZDM2(3Cr3MoWVSi)钢，采钢，采用陶瓷型精密用陶瓷型精密(jngm)(jngm)铸造工艺，通过几十种锻模铸造工艺，通过几十种锻模的生产试用，代替传统的的生产试用，代替传统的5CrNiMo5CrNiMo和和3Cr2W8V3Cr2W8V锻模，锻模，取得了较好的使用效果和经济效益。取得了较好的使用效果和经济效益。第

34、22页/共46页第二十二页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类( (二二) )有色合金模具材料有色合金模具材料随着工业产品的多样化和中小批量生产的增加，随着工业产品的多样化和中小批量生产的增加， 一些低成本、易加工、制造周期短以及具有特殊性一些低成本、易加工、制造周期短以及具有特殊性能的有色金属材料模具也逐渐增多，使用较多的是能的有色金属材料模具也逐渐增多，使用较多的是铜、铝、锌合金。铜、铝、锌合金。 铜合金模具的抗粘着性和热导件好，常用作不铜合金模具的抗粘着性和热导件好，常用作不锈钢和表面处理钢板的拉伸模和弯曲模具，近年来锈钢和表面处理钢板的拉伸模和弯曲模具，近年来也用于注射模。

35、常用作模具的是铍青铜，由于铍是也用于注射模。常用作模具的是铍青铜，由于铍是公害元素，最近国外又开发出了含公害元素，最近国外又开发出了含Ni-SiNi-Si的的CorsonCorson铜合金，这种析出铜合金，这种析出(xch)(xch)硬化型合金的特点是高硬化型合金的特点是高强度和高热导性。强度和高热导性。第23页/共46页第二十三页，共47页。模具材料模具材料(cilio)的分类的分类 铝合金除用于模具的导板、导柱等构件外，现在铝合金除用于模具的导板、导柱等构件外，现在50005000系和系和70007000系铝合金也应用于一些小批量生产的系铝合金也应用于一些小批量生产的试制模具，如薄板拉伸、

36、塑料成型、发泡塑料等模具。试制模具，如薄板拉伸、塑料成型、发泡塑料等模具。 锌合金的熔点较低，易于熔化和铸造，切削加锌合金的熔点较低，易于熔化和铸造，切削加工性能好，且可反复回收使用工性能好，且可反复回收使用(shyng)(shyng)，常常被用，常常被用作试制模具，主要用于薄板拉伸模、弯曲模和铝合金作试制模具，主要用于薄板拉伸模、弯曲模和铝合金挤压模等。日本近几年又在传统制模用的锌合金基础挤压模等。日本近几年又在传统制模用的锌合金基础上，添加上，添加CuCu、AlAl、TiTi、BeBe等元素，开发出了新型的等元素，开发出了新型的锌合金材料。锌合金材料。第24页/共46页第二十四页，共47页

37、。模具材料模具材料(cilio)的分类的分类（三）玻璃模具材料玻璃模具是玻璃制品的主要成型工艺装备。在玻璃制品成型过程中，模具频繁地与1100以上的熔融玻璃液接触，经受氧化、生长和热疲劳作用。根据玻璃模具的服役条件(tiojin)和失效形式，对模具材料的要求以抗氧化为最主要指标。通常采用耐热合金钢，如3Cr2W8V、5CrNiMo以及合金铸铁等。第25页/共46页第二十五页，共47页。模具模具(mj)材料的分类材料的分类四四) )特种新型模具材料特种新型模具材料除了上述几类模具材料外，还开发研制了特除了上述几类模具材料外，还开发研制了特种模具用材，如种模具用材，如CrMnNCrMnN系无磁模具

38、钢系无磁模具钢( (用于电用于电子产品的无磁模具子产品的无磁模具) )、高温玻璃模具钢、高温玻璃模具钢( (用于用于高温餐具、高透光度的车灯、显像管玻璃模高温餐具、高透光度的车灯、显像管玻璃模壳模具壳模具) )、陶瓷、陶瓷(toc)(toc)模具、复合材料模具模具、复合材料模具等。等。第26页/共46页第二十六页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能、选用模具材料的性能、选用(xunyng)(xunyng)和发展和发展 模具的工作条件不同模具的工作条件不同(b tn)(b tn)，对其材料的性能，对其材料的性能要求也不同要求也不同(b tn)(b tn)，如冷冲压模具要求其材料，如冷冲压模

39、具要求其材料具有高的强度，良好的塑性和韧性，高的硬度和耐具有高的强度，良好的塑性和韧性，高的硬度和耐磨性；磨性； 冷挤压模具要求其材料具有高强度、高韧性、高淬冷挤压模具要求其材料具有高强度、高韧性、高淬透性以及良好的耐磨性、热稳定性和切削加工性；透性以及良好的耐磨性、热稳定性和切削加工性； 热作模具用钢要求在工作温度下保持高的强度和韧热作模具用钢要求在工作温度下保持高的强度和韧性、良好的抗蚀性、热稳定性和优良的热疲劳抗力。性、良好的抗蚀性、热稳定性和优良的热疲劳抗力。第27页/共46页第二十七页，共47页。1.2 1.2 模具材料模具材料(cilio)(cilio)的性能、选的性能、选用和发展

40、用和发展 模具的各项性能要求有时是相互矛盾的一般硬度越高，耐磨性就越高。在同样的硬度下，钢材碳含量越高，耐磨性也就越高。 热稳定性与加入元素的种类(zhngli)及数量有关，只有在高合金含量的情况下，才能达到所要求的抗软化能力。 韧性则与前二者相反碳化物中合分元素增加，钢材变脆，这样就形成耐磨性和韧性之间以及稳定性和韧性之间的两对矛盾。第28页/共46页第二十八页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能模具材料的性能(xngnng)(xngnng)、选用和发展选用和发展 在选择模具材料时，应首先考虑模具的某些基本性在选择模具材料时，应首先考虑模具的某些基本性能必须能适应所制造模具的需要。在一

41、般情况下，能必须能适应所制造模具的需要。在一般情况下，主要是钢的耐磨性、韧性、硬度和热硬性以及热疲主要是钢的耐磨性、韧性、硬度和热硬性以及热疲劳抗力，这四种性能可以比较全面地反映模具材料劳抗力，这四种性能可以比较全面地反映模具材料的综合性能，可以在一定程度上决定其应用范围。的综合性能，可以在一定程度上决定其应用范围。当然对于一种模具的要求来说可能当然对于一种模具的要求来说可能(knng)(knng)其中其中的一种或两种性能是主要的，而另外的一种改两种的一种或两种性能是主要的，而另外的一种改两种是次要的。是次要的。第29页/共46页第二十九页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能、选用模具材

42、料的性能、选用(xunyng)(xunyng)和发展和发展一、模具材料的性能要求一、模具材料的性能要求(一一)模具材料的力学性能要求模具材料的力学性能要求1、耐磨性、耐磨性2、韧性、韧性3、硬度、硬度(yngd)与热硬性与热硬性4、抗热疲劳性、抗热疲劳性第30页/共46页第三十页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能模具材料的性能(xngnng)(xngnng)、选用和发展选用和发展 对热作模具钢要考虑其抗冷热疲劳性能；对热作模具钢要考虑其抗冷热疲劳性能； 对压铸模具应考虑其耐融熔金属的冲蚀性能；对压铸模具应考虑其耐融熔金属的冲蚀性能； 对于高温下工作的热作模具应考虑其在工作温度下的对于高

43、温下工作的热作模具应考虑其在工作温度下的抗氧化性能；抗氧化性能； 对于在腐蚀介质中工作的模具，应注意对于在腐蚀介质中工作的模具，应注意(zh y)(zh y)其其抗腐蚀件能；抗腐蚀件能； 对在高载荷下工作的模具应考虑其抗压强度、抗拉强对在高载荷下工作的模具应考虑其抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度及断裂韧度等。度、抗弯强度、疲劳强度及断裂韧度等。第31页/共46页第三十一页，共47页。1.2 1.2 模具材料模具材料(cilio)(cilio)的性能、的性能、选用和发展选用和发展 ( (二二) )模具材料的工艺性能模具材料的工艺性能 模具材料的工艺性能是影响模具成本的一模具材料的工艺性能是

44、影响模具成本的一个重要因素个重要因素(yn s)(yn s)，改善模具的工艺性，改善模具的工艺性能，不仅可以使模具生产工艺简单、易于能，不仅可以使模具生产工艺简单、易于制造，而且可以有效地降低模具的制造费制造，而且可以有效地降低模具的制造费用。模具材料的工艺性能主要有以下几种：用。模具材料的工艺性能主要有以下几种：第32页/共46页第三十二页，共47页。1.2 1.2 模具模具(mj)(mj)材料的性能、选用材料的性能、选用和发展和发展 1 1、加工性能、加工性能 2 2、淬透性和淬硬性、淬透性和淬硬性(yngxng)(yngxng) 3 3、氧化、脱碳敏感性、氧化、脱碳敏感性第33页/共46

45、页第三十三页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能模具材料的性能(xngnng)(xngnng)、选用和发展选用和发展二、模具材料的选用原则二、模具材料的选用原则模具选材的一般模具选材的一般(ybn)原则原则1.首先要满足使用性能要求首先要满足使用性能要求2.工艺性能良好工艺性能良好3.材料来源方便材料来源方便4.经济上合理经济上合理第34页/共46页第三十四页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能模具材料的性能(xngnng)(xngnng)、选用和发展选用和发展模具选材的具体考虑因素模具选材的具体考虑因素1.模具的工作条件因素（模具的工作条件因素（1）承载力大小及冲击）承载力大小及

46、冲击状况（状况（2）模具工作温度（）模具工作温度（3）腐蚀状况）腐蚀状况2.模具结构因素（模具结构因素（1）模具大小：大型模具应选）模具大小：大型模具应选择淬透性好的钢材大型热作模具要求有更高的择淬透性好的钢材大型热作模具要求有更高的耐热（耐热（2）模具形状：形状简单、公差要求不）模具形状：形状简单、公差要求不严的模具，可以选用一般高碳工具钢因为其冷严的模具，可以选用一般高碳工具钢因为其冷热加工成本低；形状复杂的模具应选用淬透性热加工成本低；形状复杂的模具应选用淬透性好的材料采用缓冷淬火介质以免变形开裂同时好的材料采用缓冷淬火介质以免变形开裂同时还有考虑加工容易。（还有考虑加工容易。（3）模具

47、的不同组件及）模具的不同组件及不同部位：工作零件比辅助零件的性能要求高，不同部位：工作零件比辅助零件的性能要求高，如锻模的工作部分的硬度、耐磨性、抗热性要如锻模的工作部分的硬度、耐磨性、抗热性要比燕尾部分高燕尾部分的硬度可适当比燕尾部分高燕尾部分的硬度可适当(shdng)降低增加其韧性降低增加其韧性3.加工产品的多少：加工批量大时模具应采用加工产品的多少：加工批量大时模具应采用高质量、性能好的材料制造；批量小时，则可高质量、性能好的材料制造；批量小时，则可采用性能一般、加工方便、价格低的材料采用性能一般、加工方便、价格低的材料第35页/共46页第三十五页，共47页。1.2 1.2 模具材料模具

48、材料(cilio)(cilio)的性能、的性能、选用和发展选用和发展 4.加工材料的材质：不同加工材料的材质：不同(b tn)的材料变形后抗力、工作温度都有很大的不的材料变形后抗力、工作温度都有很大的不同同(b tn)模具的工作条件也不同模具的工作条件也不同(b tn)，故所选材料也就不同，故所选材料也就不同(b tn) 5.模具的设计因素（模具的设计因素（1）大型、复杂模具：可应用组合或镶嵌结构在刃部、型面）大型、复杂模具：可应用组合或镶嵌结构在刃部、型面部分或某些经受强烈磨损、冲击或高温的部位，应采用贵重的高性能材料；其他部分或某些经受强烈磨损、冲击或高温的部位，应采用贵重的高性能材料；其

49、他的模体部位，性能要求不太高可采用较低级材料（的模体部位，性能要求不太高可采用较低级材料（2）低级材料强化处理：应用）低级材料强化处理：应用低级材料制造的模具，可用表面强化的方法在型面或局部进行离子渗入、堆焊、低级材料制造的模具，可用表面强化的方法在型面或局部进行离子渗入、堆焊、气相沉积或其他涂覆处理以获得高性能的表层气相沉积或其他涂覆处理以获得高性能的表层 6.模具的制造工艺因素：制造模具应根据所采用的热加工、冷加工方法和工艺的模具的制造工艺因素：制造模具应根据所采用的热加工、冷加工方法和工艺的不同不同(b tn)选择适当的与其相适应的材料满足工艺性能要求。另外还应兼选择适当的与其相适应的材

50、料满足工艺性能要求。另外还应兼顾到工厂现有的设备和技术水平顾到工厂现有的设备和技术水平第36页/共46页第三十六页，共47页。1.2 1.2 模具模具(mj)(mj)材料的性能、选用和材料的性能、选用和发展发展三、模具材料的发展趋势三、模具材料的发展趋势国内模具钢的生产技术发展迅速，近年来已逐国内模具钢的生产技术发展迅速，近年来已逐步形成了我国自己的模具钢系列，建成了不少步形成了我国自己的模具钢系列，建成了不少先进的生产工艺装备。但是模具钢的生产技术、先进的生产工艺装备。但是模具钢的生产技术、产品质量等方面产品质量等方面(fngmin)还存在很多问题，还存在很多问题，致使模具早期失效的比例仍很

51、高。致使模具早期失效的比例仍很高。 第37页/共46页第三十七页，共47页。1.2 1.2 模具材料模具材料(cilio)(cilio)的性能、的性能、选用和发展选用和发展 国内模具制造业存在的问题国内模具制造业存在的问题 但我国在模具制造方面与工业发达国家相比但我国在模具制造方面与工业发达国家相比, 差差距还比较距还比较(bjio)大大,主要表现在以下几个方面：主要表现在以下几个方面： 1）标准化程度低，国外标准程度不同达）标准化程度低，国外标准程度不同达80%，标准件品种、规格全。国内标准化程度不到标准件品种、规格全。国内标准化程度不到20%，缺少精密高效标准件。缺少精密高效标准件。 2）

52、模具制造精度低、周期长。国外模具厂从粗）模具制造精度低、周期长。国外模具厂从粗加工、精加工、测量到装配都采用成套的精密设加工、精加工、测量到装配都采用成套的精密设备。国内模具厂设务陈旧不配套。备。国内模具厂设务陈旧不配套。 3）模具品种少，加工效率低）模具品种少，加工效率低 4）模具寿命短、材料利用率低）模具寿命短、材料利用率低 5）技术力量落后，管理水平有待提高。）技术力量落后，管理水平有待提高。第38页/共46页第三十八页，共47页。1.2 1.2 模具材料的性能模具材料的性能(xngnng)(xngnng)、选、选用和发展用和发展针对以上问题，急待开展以下工作：针对以上问题，急待开展以下

53、工作：1)1)发展模具冶炼技术发展模具冶炼技术(jsh)(jsh)，保证模具材料性能；，保证模具材料性能；2)2)完善模具材料系列，合理使用材料；完善模具材料系列，合理使用材料；3)3)发展热处理技术发展热处理技术(jsh)(jsh)，延长模具的使用寿命；，延长模具的使用寿命；4)4)改善冷热加工工艺，提高模具寿命。改善冷热加工工艺，提高模具寿命。第39页/共46页第三十九页，共47页。1.2 1.2 模具材料模具材料(cilio)(cilio)的性能、的性能、选用和发展选用和发展（一（一)模具钢冶炼技术的发展模具钢冶炼技术的发展为了提高模具干钢的纯净度和致密度，减为了提高模具干钢的纯净度和致

54、密度，减少少(jinsho)偏析，国外现在多采用炉偏析，国外现在多采用炉外精练外精练(LF法法)、电渣重熔、电渣重熔(ESR法法)和真空和真空电弧重熔电弧重熔(VAR法法)等冶炼技术。其中尤等冶炼技术。其中尤以以LF法和法和ESR法应用得愈来众多，并且法应用得愈来众多，并且一些模具钢生产厂已有对某些大尺寸规一些模具钢生产厂已有对某些大尺寸规格或表而粗糙度要求高的模具钢必须采格或表而粗糙度要求高的模具钢必须采用电渣重熔的规定。用电渣重熔的规定。第40页/共46页第四十页，共47页。1.2 1.2 模具材料模具材料(cilio)(cilio)的性能、选的性能、选用和发展用和发展( (二二) )完善模具材料完善模具材料(cilio)(cilio)系列，合理使用系列，合理使用模具材料模具材料(cilio)(cilio)根据模具制造业的发展需要，不断地开发和完根据模具制造业的发展需要，不断地开发和完善模具材料善模具材料(cilio)(cilio)系列，形成我国新的模系列，形成我国新的模具钢系列。具钢系列。在实际生产中，合理使用模具材料在实际生产中，合理使用模具材料(cilio)(cilio)并且推广应用一些性能较好的新并且推广应用一些性能较好的新