模具材料的分类62ppt课件

1、5 51 1 模具资料的分类模具资料的分类 5 51 11 1 冷作模具资料冷作模具资料 5 51 14 4 其他模具资料其他模具资料5 52 2 模具资料的性能要求模具资料的性能要求 5 52 21 1 运用性能运用性能 5 52 22 2 模具钢力学性能目的的评述模具钢力学性能目的的评述5 52 23 3 工艺性能工艺性能 5 53 3 模具资料的选用原那么模具资料的选用原那么 5 53 31 1 满足运用性能要求满足运用性能要求 5 53 32 2 满足工艺性能要求满足工艺性能要求 5 53 33 3 满足经济性要求满足经济性要求第第5 5章章 模具资料概述模具资料概述5.1 5.1 模

2、具资料的分类模具资料的分类 5.1.1 5.1.1 冷作模具资料冷作模具资料1.1.火焰淬火钢火焰淬火钢 2.2.基体钢基体钢 3.3.高韧性低合金冷作模具钢高韧性低合金冷作模具钢 4.4.高碳中铬耐磨模具钢高碳中铬耐磨模具钢5.1.2 5.1.2 热作模具资料热作模具资料 5.1.3 5.1.3 塑料模具资料塑料模具资料 1.1.预硬钢预硬钢 2.2.时效硬化钢时效硬化钢 3.3.冷挤压成型塑料模具钢冷挤压成型塑料模具钢 5.1.4 5.1.4 其他模具资料其他模具资料 在三大类模具资料之外，还有铸造模具钢、有色合金模具资料、玻璃模具资料等。 5.2 5.2 模具资料的性能要求模具资料的性能

3、要求 冷冲压模具要求其资料具有高的强度，良好的塑性和韧性，高的硬度及耐磨性; 冷挤压模具要求其资料具有高强度、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; 热作模具用钢要求在任务温度下坚持高的强度和韧性、良好的抗腐蚀性、热稳定性和优良的热疲劳抗力。 5.2.1 5.2.1 运用性能运用性能 对各类模具钢提出的性能要求主要包括硬度、强度和韧性等。 1.硬度 硬度表示了钢对变形和接触应力的抗力，而且是很容易测定的一种性能，同时硬度与强度也有一定关系，可经过二者的换算关系得到资料硬度值。可按硬度范围划定模具类别，如高硬度5260HRC，普通用于冷作模具;中等硬度4052HRC，普通用于热

4、作模具。 图5-1 硬度对三种冷作模具钢抗压屈服强度的影响 1-W6Mo5Cr4V2钢;2-Cr12MoV钢;3-Cr5Mo1V钢 2.强度 强度是指钢在服役过程中，抵抗变形和断裂的才干。对于模具来说那么是整个型面或各个部位在服役过程中抵抗拉伸力、紧缩力、弯曲力、改动力或综合力的才干。 3.韧性 在任务过程中，模具接受着冲击载荷，为了减少在运用过程中的折断、崩刃等方式的损坏，要求模具钢具有一定的韧性。韧性是模具钢的一种重要性能目的，它决议了资料在冲击实验力作用下对破裂的抗断才干。资料的韧性越高，脆断的危险性越小，热疲劳强度也越高。对于衡量模具脆断倾向，冲击韧度实验具有重要意义。 4.耐磨性 模

5、具在任务中接受相当大的压应力和摩擦力，要求模具可以在剧烈摩擦下仍坚持其尺寸精度。 图 5-2所示为用不同钢种制造的规范冲孔模对冷轧硅钢片进展冲孔的实验结果，可反映各钢种的耐磨程度;实验以Cr12MoV钢为基准 =1.0。图5-3所示是规范模具进展耐磨性实验的结果，较好地反映了工模具钢在磨粒磨损条件下的耐磨性。图5-2 五种模具钢模拟冲裁实验其耐磨性 图5-3 工模具钢的磨粒磨损抗力 1-高碳高钒高速钢;2-高碳高钒钢;3-低合金模具钢及碳素工具钢 5.抗热疲劳性能 热作模具钢在服役条件下除了接受载荷的周期性变化之外，还遭到高温及周期性的急冷急热的作用，抗热疲劳性能反映资料在热疲劳裂纹萌生之前的

6、任务寿命。因此，热作模具如要获得高的寿命，模具资料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。 6.咬合抗力 咬合抗力实践上就是发生“冷焊时的抵抗力。该性能对于模具资料较重要。实验时通常在干摩擦条件下，把被实验的工具钢试样与具有咬合倾向的资料如奥氏体钢进展恒速对偶摩擦运动，以一定的速度逐渐增大载荷，此时，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷，咬合临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。 7.耐蚀性 金属资料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的才干，称为金属的耐蚀性。 提高模具资料的耐蚀性，通常采用合金化方法获得一系列耐蚀合金，主要包括: 1提高金属或合金的热力学稳定性 2参与易钝化

7、合金元素 3参与能促使合金外表生成致密腐蚀产物维护膜的合金元素 不同的服役条件对模具资料主要力学性能要求不同对热作模具钢要思索其抗热疲劳性能;对压铸模具应思索其耐融熔金属的冲蚀性能;对于高温下任务的热作模具应思索其在任务温度下的抗氧化性能;对于在腐蚀介质中任务的模具，应留意其耐蚀性;对高载荷下任务的模具应该思索其抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度及断裂韧度等。 5.2.2 5.2.2 工艺性能工艺性能 在模具消费本钱中，资料费用普通占10%20%，而机械加工、热处置、装配和管理费用占80%以上。 所以模具资料的工艺性能是影响模具的消费本钱和制造难易程度的主要要素之一。改善模具的工艺性能，不

8、仅可以使模具消费工艺简单、易于制造，而且可以有效地降低模具的制造费用。 模具资料的工艺性能主要包括可加工性，淬透性和淬硬性，淬火温度和热处置变形，氧化、脱碳敏感性及其他要素。 1. 1.可加工性可加工性 1可加工性概述 模具的可加工性包括：热加工性能热塑性、加工温度范围等；冷加工性能切削、磨削、抛光、冷拔等；特种加工如电火花加工。 粉末冶金焊接塑性成形铸造毛 坯预先热处置模具零件切削加工最终热处置 模具零件的加工工艺道路模具零件的加工工艺道路2. 2.淬透性和淬硬性淬透性和淬硬性 淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织形状; 淬硬性那么主要取决于钢中的碳含量。 对于大部分的冷作模具钢，

9、淬硬性往往是主要的思索要素。 对于热作模具钢和塑料模具钢，普通模具尺寸较大，尤其是制造大型模具，其淬透性更为重要。 3.淬火温度和热处置变形 为了便于消费，要求模具钢淬火温度范围尽能够放宽一些，特别是当模具采用火焰加热部分淬火时，由于难以准确地丈量和控制温度，所以要求模具钢有更宽的淬火温度范围。 模具在热处置时，尤其在淬火过程中，要产生体积变化、外形翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处置变形小。 4.氧化、脱碳敏感性 模具在加热过程中，假设发生氧化、脱碳景象，就会使其硬度、耐磨性、运用性能和运用寿命降低。因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于钼含量较高的模具钢，由于氧化、脱碳敏感

10、性强，需求采用特种热处置，如真空热处置、可控气氛热处置、盐浴热处置等。 5.其他要素 在选择模具钢时，除了必需思索运用性能和工艺性能之外，还必需思索模具钢的通用性和价钱。从技术、经济方面全面分析，以最终选定合理的模具资料。 5.3 5.3 模具资料的选用原那么模具资料的选用原那么 模具资料的选用有三个原那么 一是运用性能原那么 资料的运用性能应满足模具的运用要求。对大量机器工件和工程构件，主要是机械性能;对一些特殊条件下任务的工件，那么必需根据要求思索到资料的物理化学性能。 二是工艺性能原那么 资料的工艺性能应满足模具消费工艺的要求。 三是经济性原那么 必需思索资料的经济性。采用廉价的资料，把

11、总本钱降至最低，获得最大的经济效益，使产品在市场上具有最强的竞争力。 5.3.1 满足运用性能要求 1.耐磨性 2.强韧性 3.疲劳断裂性能 4.高温性能 5.抗热疲劳性能 6.耐蚀性 5.3.2 满足工艺性能要求 模具的制造普通都要经过锻造、切削加工、热处置等工序。为保证模具的制造质量，降低消费本钱，其资料应具有以下特性: 1良好的可锻性 2良好的退火工艺性3良好的切削加工性 4较小的氧化、脱碳敏感性 5良好的淬硬性 6良好的淬透性 7较低的淬火变形开裂倾向 8良好的可磨削性 5.3.3 5.3.3 满足经济性要求满足经济性要求 1.资料的价钱 2.模具的总本钱 3.自然资源等要素 模具资料

12、的通用性，也是选用模具资料时必需思索的要素。除了特殊要求以外，尽能够采用大量消费的通用型模具资料。目前，通用型模具钢技术比较成熟，积累的消费工艺和运用阅历较多，性能数据也比较完好，便于在设计和制造过程中参考。 产品消费的总本钱购置价钱运用本钱固定本钱制造厂利润维护费维修费保险费折旧费日常开支行政费零售与零售费研讨与开发费可变本钱消费本钱根本资料本钱制造本钱产品本钱分析产品本钱分析我国常用金属资料的相对价钱我国常用金属资料的相对价钱材 料相对价格材 料相对价格普通碳素结构钢1 铬不锈钢5普通低合金结构钢1.25 铬镍不锈钢15优质碳素结构钢1.31.5 灰口铸铁1.4合金结构钢（Cr-Ni钢除外

13、）1.72.5 球墨铸铁1.8铬镍合金结构钢（中合金钢）5 可锻铸铁22.2滚珠轴承钢3 铸造铝合金、铜合金810碳素工具钢1.6 普通黄铜1317低合金工具钢34 锡青铜、铝青铜19高速钢1620 钛合金5080硬质合金150200 （工程塑料）5153.3.自然资源等要素自然资源等要素1. 能源和资源耗费少能源和资源耗费少 世界能源贮藏量世界能源贮藏量石油天然气煤铀可开采储量9970亿桶138万亿m31，039，272吨200万吨可开采年限45.5年64年219年74年主要产地及储量比例中东66.4%独联体、中东70%美、苏、中、澳 70%储量（106t）可用年数再生率(%)Fe11061

14、0931.7Al11703516.9Cu3082440.9Zn1231821.2Mo5.436Ag0.21441.0Cr775112Ti14751重要金属的世界储量重要金属的世界储量3.3.自然资源等要素自然资源等要素2. 环境污染小环境污染小材料矿物燃料能耗排碳量MJ/KgMJ/m3Kg/tKg/m3木材1.52.8750139030561528混凝土2.0480050120钢材35266,0007005320一次铝4351,100,000870022,000再生铝1333,000一定性能程度下的资料能耗一定性能程度下的资料能耗木材混凝土钢塑料铝、镁及钛合金E/b24145100500475

15、-1002710-1029 E消费每公斤资料的能耗；资料密度；b抗拉强度消费各种资料耗费的能量及碳的排放量消费各种资料耗费的能量及碳的排放量思索题思索题 5-1 模具资料普通可分为哪几类? 5-2 简述模具资料的力学性能要求和工艺性能要求。 5-3 简述选用模具资料的原那么。 5-4 简述我国模具资料的开展概略。E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E

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