第六章新型模具材料

第六章新型模具材料第一节新型模具材料的种类和特性一、冷作模具用于制作工作温度小于260℃的冲裁、挤压、镦锻以及滚丝和拉深等冷变形工作的模具。性能要求：热处理后有高的工作硬度、好的韧性。良好的工艺性能以及高的耐磨性。1.1概述1.冷作模具钢的基本性能①硬度随着冲裁速度的提高，冲裁频率的加快，或者材料变形抗力的增大，冷作模具表面温度上升很快。模具材料应具有工作硬度的保持能力，即组织和性能的稳定性。主要取决于钢的化学成分和热处理规范。硬度值范围54～64HRC1.1概述②耐磨性对于一定条件下工作的冷模具钢而言，为了得到高的磨损抗力，需要在高硬度马氏体基体上弥散均匀分布细小合金碳化物，因此含Cr、W、Mo、V等合金元素的高碳钢，热处理后有高的耐磨损性能。为了提高模具耐磨性，常采用各种表面强化方法。1.1概述③韧性冷作模具钢的韧性要根据工作条件来考虑。④热稳定性表示模具在使用过程中，工作部位因受热而保持组织和性能稳定的能力。选用一些具有二次硬化能力的高合金钢。1.1概述模具钢的牌号简介

冷作模具用高速工具钢

W6Mo5Cr4V2：外国近似钢号：HS6-5-2(ISO)、SKH9(日本JIS)、M2(美国ASTM)、T11302(美国UNS)、S6-5-2(德国DIN)、1.3343(德国W-Nr.)、BM2(英国BS)、2722(瑞典SS)、P6M5(俄罗斯ГОСТ)等；W6Mo5Cr4V2为钨钼系通用高速钢的代表钢号。该钢具有碳化物细小均匀、韧性高、热塑性好等优点。

1.1概述无磁模具用钢

1Cr18Ni9Ti：外国近似钢号：X6CrNiTi1810(ISO)、SUS321(日本JIS)、321(美国ASTM)、S32100(美国UNS)、X12CrNiTi189(德国DIN)、1.4878(德国W-Nr.)、321S20(英国BS)、Z6CNT18.12(法国NF)、2337(瑞典SS)、12X18H10T(俄罗斯ГОСТ)等；1Cr18Ni9Ti属奥氏体型不锈耐酸钢。这种钢经过热处理（1050~1100℃在水中或空气中淬火）后，呈单相奥氏体组织，因此在强磁场中不产生磁感应，该钢适宜制无磁模具和要求高耐蚀性能的塑料模具。

1.1概述国产冷作模具钢

ER5:按国标GB表示的钢号：Cr8MoWV；高铬冷作模具钢，上海材料研究所研制。该钢号具有高耐磨性和高冲击韧性。适于制作冷作模具。

GD：按国标GB表示的钢号：6CrNiSiMnMoV；高强韧性低合金冷作模具钢，取“高、低”（Gao、Di）两个汉语拼音字头为其代号，华中理工大学研制。适宜制作冲裁切边复合模、冷冲模、冷镦模、冷挤压模等。

GM：按国标GB表示的钢号：9Cr6W3Mo2V2；高耐磨性冷作模具钢，取“高、磨”（Gao、Mo）两个汉语拼音字头为其代号，华中科技大学材料学院研制。GM钢与ER5钢属于同一类型，具有高硬度，接近高速钢，优于高Cr钢和基体钢；其冲击韧性优于高速钢和高Cr钢。该钢适宜制作冷冲模、冷挤压模和拉深模等。1.1概述

ICS：高耐磨性冷作模具钢，上海钢铁研究所研制。ICS钢的硬度高、耐磨性好。适用于翻印模等。

GT35：钢结硬质合金，具有极高的硬度和耐磨性，用于冷作模具，其使用寿命可比一般模具钢寿命成10倍的大幅度提高。与普通硬质合金相比，又具有韧性好、加工工艺性好、生产成本低等特点。

TLMW50：钢结硬质合金，其硬度与耐磨性极高，并具有良好的锻造性能和热处理的淬硬性。和GT35相比，其淬火回火状态的硬度略低于GT35，而其淬火态的抗弯强度和冲击值均高于GT35。适于制作冷作模具。1.1概述2.新型冷作模具钢的种类和特性（表6-1）①高碳低合金钢高强韧低合金冷作模具钢GD、火焰淬火钢CH和易切削精密模具钢8Cr2S。含碳量在0.65%～0.85%之间。采用淬火+低温回火，最终组织回火马氏体，弥散分布少量碳化物。性能特点：强度高，韧性好，有一定的耐磨损能力。用于冷挤、冷镦和冲裁模具。1.1概述②高速钢基体钢65Nb、LM1、LM2、CG2(6Cr4Mo3Ni2WV钢

)、012Al(５Ｃｒ４Ｍｏ３ＳｉＭｎＶＡｌ

)钢中共晶碳化物数量少，尺寸细小且分布均匀性能特点：高抗压、红硬性、高耐磨性、高韧性和抗疲劳能力。主要用于强韧性和耐磨要求高的场合，如加工难变形材料的模具既大型复杂、受冲击载荷大的模具。1.1概述③高碳中铬耐磨钢120(Cr4W2MoV)、301(x10CrNi18-8)、LD(7Cr7Mo2V2Si)、GM、ER5钢等新型高碳高铬莱氏体耐磨钢。通过降低碳和铬的含量以减少共晶碳化物的含量。添加W、Mo、V、Si和N等元素，以提高钢的耐磨性热处理工艺：淬火+高温回火性能特点：具有较强的二次硬化效应和较高的强韧性和耐磨性。用于代替Cr12、Cr12MoV及高速钢模具。1.1概述④改良型高速钢6W6、W9、M2Al(W6Mo5Cr4V2AI)、V3N(W12Mo3Cr4V3N)保证高速钢红硬性和热硬性的同时，加入其它合金元素，以改善高速钢的韧性和塑性。1.1概述二、热作模具用于制造高温下金属材料塑性成形的一类模具，如锤锻模、热挤压模、热冲裁模和液态金属结晶成形的压铸模。承受机械负荷和热冲击的双重作用。性能要求：高温强度、热稳定性、热疲劳抗力、抗氧化性、抗热熔损性能。1.1概述1.热作模具钢的基本性能①高温强度热作模具钢的高温强度及热稳定性主要由钢的化学成分决定。含碳量低、含W、Mo、V和Co元素高的热作模具钢具有好的高温性能。1.1概述②热挂疲劳录性能模具包钢在省热应砖力和婆机械袍应力足循环罩作用郑下，吨组织圆表面攀产生寸裂纹粥的一渣种抗护力。热疲陶劳抗惧力的情高低农取决答于热法疲劳记微裂亭纹的尝萌生袋期长乐短及渠萌生匀后的些裂纹临扩展砌速率着快慢具。提高诉模具伴钢的泰高温设屈服叮强度大及韧娇性。1.夜1概述③热磨霜损性热作境模具仗钢在创工作余条件卷下，驻摩擦侵表面逆的抗带疲劳樱磨损枕、氧震化粘劫着磨旦损和科磨粒筐磨损值的能糠力。热磨休损抗惯力与汁高温灶强度叛与冲拘击韧弃性、盲以及厦抗氧索化性均和热浪稳定颈性密草切相爽关。④抗躺氧化胳性抗氧石化性情和热吧磨损里性能弟主要叉取决猛于氧户化膜栗的成召分和婚结构剂。Cr、Si、Al等元晋素有蹈助于圈提高砍抗氧爷化性沈。1.锁1概述2.热作奥模具淋钢的料种类刚和特印性（皂表6-感2）①高天韧性瞧热作狭模具凉钢45茂Cr插2N栏iM引oV哈Si、5C棋r2俯Ni悟Mo村VS小i等成分通特点胜：中齿碳低句合金洗调质伏类型议钢经淬粉火和遗高温繁回火牙后，笋在大维截面网上具颂有均鲜匀一咐致的杂强韧架性能侮，常届用语脑锤锻铜模及杏压力斩机用冬大截扰面模淹具。1.朝1概述②高油强韧做性热板作模兆具钢HM间3(虏2C驴r3性Mo详3V叙Nb狼)、H1辣0、HD勉(4C粉r3桃Mo永2N佣iV仪Nb)、TM、Y4、H1测3、H1男1成分因特点赶：含涝碳量旅降低秃，Cr、Mo、V等元搬素增舰加经淬协火和河高温链回火陶后，右具有贵明显叛的二凑次硬厚化效激应，带热稳异定性绪高，谊高温廉强韧皇性好要，适丹用于狼制作摆热挤夏压、申精锻甲和有园色金虚属压挎铸模1.命1概述③高型耐热桌性热匙作模予具钢HM虚1、RM寇2、01窜2A鱼l、GR等成分摩特点彼：钢译中增零加了厨热强械性元终素W、Mo等具有默更高海的热目稳定杏性及题高温匹强度押，并界保持转了一旧定的颠韧性接和热撇疲劳岩性能杜，常庭用语火制造杠告诉羞锤锻停模、拖精密魄锻造贩模和况热挤墙压模嗽具。1.徐1概述④析醉出硬耳化型说热作脸模具惊钢PH、YH老D3等成分质特点拌：钢营中含握碳量季较低园，添槽加碳燥化物柄形成今元素Cr、Mo和V，即披可提械高淬培透性充，又显可增沾加析挤出强谨化效糕果。经淬锐火+低温辱回火钓，获凑得低东碳马抽氏体铺。适用故于压准力机慈锻模催。1.棍1概述三、叔塑料成模具够钢*1.找1概述四、啊粉末姥烧结虽模具伪材料具有锐硬度屋高、制耐磨挠、耐第腐蚀肃等特滚点，添主要释应用可于拉穴丝、锡冷镦观、冷断冲、猴冷挤焰压等膏模具闪，可妥适应封高强寻度、农高应盾力负城荷、询高摩瘦擦、框有腐袜蚀介夫质及距高温肿工作受条件病。1.搁1概述第二幅节划新型宁冷作社模具卧钢一、更高碳羊低合狗金模室具钢（一民）GD钢6C栗rN顶iS文iM呀nM租oV碳含气量比祸一般乐工具段钢低夏，加曾入Cr、Mn以保亡证钢墓的淬侨透性窝，同科时加猾入两研种强怖韧性谈元素Si和Ni，并尤引入菜少量乞细化诞晶粒注元素Mo和V，所龄形成算特殊蕉碳化互物可识以细数化晶委粒也化能提计高耐梅磨性骆。适用爆于细备长、创薄片酸凸模桂，形搞状复秘杂、辈大型琴薄壁按凸凹号模，科中厚抹板冲败裁模片及剪址刀片叠等1.枪1概述2.蜓GD钢的男锻造君工艺采用胞加热槽温度10宁80～11据20浇℃，始术锻温痰度≧85罚0℃锻后储空冷详生成梨马氏元体，矿锻造坦后需喜缓慢鸽冷却些或立中即退诞火，蚀以防羊出现梳裂纹钉。3.殿GD钢的奏热处沫理工第艺退火呜工艺县见表6-性4淬火室回火幅工艺粘见表6-出51.酱1概述（二从）CH钢专用稳火焰久淬火踏模具榴钢。空冷菠淬硬询性好落，变耕形小混，使奸用寿示命较畏高，叫淬火专后不才需加朵工。可适半用于臂修边矩。落狸料、席冲孔闭和成稍型等痰冷作挺模具2.插CH钢的秩热处传理工公艺火焰访淬火+火焰仆加热欣回火淬透耕层深民度与疑淬火省工艺棒参数恭见表6-趣81.膀1概述二、逝高速岗钢基扛体钢战（65惧Nb、LM协2）（一炼）65叙Nb钢用于伴制作喉冷挤鲜压、艘温热虫挤压稻、厚商板冷击冲、碌冷镦箩等模返具，嫌特别宇适用训于制泥作难造变形末材料完用得鞭大型狱复杂塞模具鞋。特别投加入钥的元纽奉素Nb能显个著提贿高钢稼的强轨韧性挥，对厌改善雀其工登艺性盛能有桥重要偷作用常。1.课1概述2.弱65踏Nb钢的节锻造奴工艺65秃Nb钢属惭于高掘合金铃钢，掀锻造起性能欺良好矮，变吊形抗古力比窜高速伸钢、红高铬红工具错钢要眯低，住而高盈温韧艇性好示，抗甜氧化身能力械良好社，导誓热性邪差，框锻造薄时必虚须缓杜慢加升热，鸭锻造球工艺苦见表6-唱103.网65述Nb钢的锋热处迟理工沫艺前处蜡理芳退火后处壤理盏淬火+回火热处兔理工亡艺对齐性能拳的影显响见拔表6-污12答6塑-1钳31.攀1概述（二手）LM肿2钢具有盘强韧贴性好迁、耐糊磨性絮高的余特点吨，可赞适用捡于承颈受冲栋击力扔和压典应力蹈较大吧的冷罢作模敢具既失刀具叶，并板可兼影做热粮作模闷具钢秆使用逆。2.敲LM棍2钢的烘锻造驴工艺见表6-逮143.含LM仓2钢的是热处玻理工高艺退火呜淬科火+回火1.黎1概述（三询）高负碳中鹅铬耐螺磨钢谦（GM、LD）（一视）GM钢GM钢的氧冷、钓热加贿工和踢电加铜工性敏能良娃好，福热处弹理工兰艺范栗围比熔较宽稳。GM钢的秧硬化俭能力熊接近道高速涝钢而震强韧事性优躺于高具速钢吃和高继铬工机具钢著。GM钢市即制作何精密贼、高浮效、忌耐磨资模具泉的理鼻想材环料2.画GM钢的糕锻造凉工艺恩表6-奏173.悲GM钢的窃热处奶理工川艺殖图6-筒5～图6-植91.绕1概述（二忘）LD钢含碳楚量在0.桥7%～0.箱8%，加哥入一仍定量梳的Cr、Mo、V等元舅素，LD钢有艇较高锋的强立韧性责和较魄高的址硬度御和耐晃磨性拼。适用为于多窜种冷邪镦、玩冷挤剖压模础具，遮如钢恶球、加滚子额、螺伸钉、邻套筒饿头模伶具等葬。2.典LD钢的速锻造叶工艺3.淹LD钢的隐热处肆理工种艺马表6-圣18图6-痒11图6-续121.奏1概述四、肢改良哀型高坐速钢属（6W老6）淬透然性好朝，并镇且有病类似侮高速迷钢的共高硬典度、践高耐运磨性幕、高封强度植等综凶合性晒能，诵又有拢比高吵速钢救好的拼韧性赤。通常誉用于抛制造覆冷挤呈压凹滩模、施上下篇冲头铺等工霜具。2.压6W系6的锻约造工榜艺不表6-酿193.逮6W狂6的热贯处理财工艺绵图6-词13～图6-势181.无1概述第三起节梢新型露热作欠模具姥钢一、哑高韧匪性低掩合金记热作乱模具仔钢（5C乒r2）1.应用混范围5C的r2均Ni避Mo盐VS拳i淬透述性好莫、热茫稳定演性高波、冷置热疲蛋劳性露能优仆良、阁等向倡性能昏高，兔适合茫于制市造大揉截面楚压力梯机模属具和达锤锻库模模云具。2.锻造愁工艺始锻凯温度12盯00讨℃终锻赢温度90饱0℃1.为1概述3.热处哀理工登艺（1）退诞火工租艺（饶图6-恒19）退火驶组织谦为粒倾状珠呆光体+少量瓜未溶装碳化吩物（2）淬约火回泡火工盆艺①硬仁度（辣图6-扑20）②室刺温的死强度绍、塑悄性和辞冲击武功（快图6-渴21）③室绪温断宫裂韧导性（版图6-聋22）④高程温硬或度（矛表6-酷22）⑤高升温强葱度和歌塑性幕（图6-酒23）⑥冷心热疲兄劳性烛能（蚕表6-厉23）⑦势抗回排火稳俯定性糟（表6-跨24）1.饱1概述二、冶高强饲韧性盒热作碌模具勿钢（一阶）HD钢4C怕r3杠Mo条2N家iV吩Nb1.应用卡范围具有恒高温裙强度降较高播、热滋稳定垦性及胆塑韧废性较恭好的腔特点将，适因用于姻制造70程0℃或更香高温排度下报的热凶作模威具，笛如铜骄和钢堵的热光挤压归模具涛及铜寒合金径的压饱铸模佳等。1.弓1概述2.锻造涝工艺加热拴温度11座50颂℃，始离锻温吓度11腿30缎℃，终锻波温度题≥90白0℃，锻腿后采新用灰炊冷或笑砂冷辰。3.热处线理工嘱艺（1）退华火工摸艺（废图6-池24）（2）淬糟火、姑回火貌工艺1.星1概述①淬东火实萍验飘盐浴睡加热赴（表6-漫25）②回故火实均验（昏表6-戏26）③稳厅定性泛实验级（图6-鹅25图6-岂26）④室吵温强未度、桌塑性逮和冲争击韧蜻性（寇图6-帝27图6-陶28）⑤室粱温断寨裂韧恨度（暗表6-担27）⑥高趁温强晌度、倾塑性它和冲除击韧虚度（陕图6-门29图6-曲30）1.纯1概述（二海）H1疑3钢（蝴美）4C磁r5猛Mo苍Si霉V11.应用国范围中温灶下具毫有高沾的耐茂磨性妙和韧乞性，侧具有忘较好游的耐叶冷热剧疲劳镜性能条。可广糖泛应胁用于孔制造租锤锻振模的渠锻模离，热誓挤压叫模具堆与芯烤棒，椒锻造锯压力战机模逗具，追精锻歌机用欧模具壳镶块不以及手铝、篮铜、屯锌及脚合金油的压盒铸模前。1.座1概述2.热处痕理工离艺①退贝火工蹦艺（舟图6-予31）②淬底火、掘回火艳工艺派（表6-五28表6-趟29图6-辈32～图6-剪39）1.鞠1概述（二降）01忽2A樱l钢5C高r4污Mo原3S报iM烟nV捏Al1.性能吩特点缸及应市用范砖围碳化户物数硬量很核少且峡较细折小，特均匀窃，具内有较攀好的层韧性孕及较驴高的饺抗热眨疲劳费性能蝇。不指仅适拘用于索高耐寺热性筑热作族模具渡，而样且由尝于有善较好洽的综增合性身能，煮也可并用于点冷作竹模具挣。2.热处辅理工却艺①退篇火工浴艺拦加世热温快度86共0～88骨0℃②淬岩火、构回火顷工艺董淬惊火加郊热温宣度10刻90～11断20但℃回火往加热伯温度58点0～62制0℃1.私1概述四、佛析出矿硬化叨型热核作模锈具钢秒（PH）PH钢2C英r3敲Mo呈2N荐iV承Si1.特点刻及应半用范互围预硬懂化状赌态（桌淬火+低温振回火掌）表层拿受热穴产生廉析出锅硬化辟（48蜘HR岁C），贩心部铸主要薪为奥威氏体疏，保乔证了音较高呢的塑宰、韧劲性，近达到2.热处碰理工听艺①退晌火工肉艺（哭图6-流40图6-志41）②淬轰火、越回火弄工艺宿（表6-窄30～表6-捐35图6-姑42～图6-维45）1.毯1概述第五保节羊粉末勇烧结担模具落材料一、税钴结赶硬质秒合金以难战溶金侵属的击碳化胞物为炭硬质愉相，亩以金代属钴评为粘馅结相帝，用守粉末蕉冶金黄的方范法制旷造的艰合金泊材料全。性能摔特点睬：高迅硬度扰、高体耐磨芹性、诞耐腐牲蚀、厘耐高抽温、掠线膨猪胀系孔数小冒，韧挖性和粒可加怀工性疏差。广泛堤应用牵于制里造拉仙丝模率、冲缝压模肃等。1.无1概述牌号慈说明科：Y-表示抖硬质晃合金肉：Y－“逮硬”璃的汉氏语拼村音第裂一个勒字母硬质峡合金评成份庭特性演：YG高6－钨裳钴合顽金及伞钴含肯量YT娃14－钨扣钴钛躁合金柿及钛昂含量YW独1－钨压钴钛视钽合团金YN纳10－钨眼钴镍息钼合蚀金附加转字母抄分别追表示编：X－细远颗粒C－粗六颗粒N－加科铌元蚕素A－加抽钽元亡素W-通用舱合金如：Y我G6愈X1.司1概述钨钴悦类：YG孕8—定—表示Co的质住量分舍数为8%的钨致钴类冰硬质么合金钨钴惨