《模具材料及热处理》课件

《模具材料及热处理》课程简介本课程将介绍模具材料的分类、性能、选择和应用，以及热处理工艺对模具性能的影响。通过学习，学生将掌握模具材料的知识，并能根据实际情况选择合适的模具材料和热处理工艺。做aby做完及时下载aweaw模具材料的分类金属材料金属材料是模具材料中最常用的材料，包括钢铁材料、铸铁材料、有色金属材料等。非金属材料非金属材料包括塑料材料、复合材料等。这些材料近年来在模具制造中应用日益广泛。复合材料复合材料是将两种或多种材料通过物理或化学方法结合在一起，使其具有各自材料的优点，并克服其缺点。钢铁材料高强度钢铁材料的强度高，具有良好的抗压抗拉强度，可以承受较大的负荷，适用于制造高精度模具。高耐磨性钢铁材料具有良好的耐磨性，可以抵抗摩擦和磨损，延长模具使用寿命。高硬度钢铁材料具有良好的硬度，可以抵抗变形和磨损，保证模具形状的稳定。优良的加工性能钢铁材料的加工性能良好，可以进行各种加工，如切割、钻孔、磨削等。铸铁材料灰铸铁灰铸铁具有良好的铸造性能，抗磨损和耐高温性强，广泛应用于模具底座、导向板等。球墨铸铁球墨铸铁具有良好的强度、韧性和抗冲击性能，常用于模具的框架、滑块、芯块等。白口铸铁白口铸铁硬度高，耐磨性强，但抗冲击性能差，主要用于制造耐磨零件。有色金属材料铝合金铝合金具有强度高、重量轻、耐腐蚀、易加工等优点，广泛应用于模具制造。铜合金铜合金具有良好的导热性、导电性和耐磨性，常用于制造热模具和精密模具。镁合金镁合金轻质高强，是航空航天、汽车等行业的理想材料，在模具制造领域应用潜力巨大。钛合金钛合金具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能，常用于制造高性能模具。塑料材料优点塑料材料具有重量轻、耐腐蚀、易加工等优点。它们可以根据需要设计成各种形状和尺寸。成本相对较低，使其成为各种应用中理想的选择。缺点塑料材料的缺点包括强度较低、耐高温性能差、易老化等。它们还可能对环境造成危害，因为它们不易生物降解。复合材料玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料是重要的复合材料，具有良好的机械强度和耐腐蚀性，广泛应用于模具领域。碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料具有高强度、低密度、耐高温的特性，常用于制造高性能模具。陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性、耐高温性，适用于制造耐磨模具。模具材料的性能要求11.高硬度和耐磨性模具材料需要具备高硬度和耐磨性，以抵抗加工过程中的磨损和变形，从而延长模具的使用寿命。22.良好的耐热性和耐腐蚀性模具材料在高温和腐蚀性环境下工作，因此需要具备良好的耐热性和耐腐蚀性，以保持其稳定性和性能。33.优异的韧性和抗冲击性模具材料在加工过程中会承受较大的冲击力，因此需要具备良好的韧性和抗冲击性，以防止破损和失效。44.良好的加工性能模具材料需要具备良好的加工性能，方便加工成各种形状，以满足不同模具的设计要求。模具材料的选择原则工艺性能模具材料必须满足模具加工工艺要求。包括切削加工性能，耐磨性和表面质量等。使用性能模具材料必须满足模具使用过程中的性能要求，例如耐热性、耐腐蚀性、抗疲劳性和尺寸稳定性等。经济性模具材料的选择要考虑成本因素，选择性价比高的材料。也要考虑材料的供应情况和加工难度。其他因素模具材料的选择还要考虑模具的尺寸、形状、使用寿命、生产批量等因素。钢铁材料的热处理1目的改善钢材的机械性能，提高其强度、韧性、硬度等，满足不同模具制造工艺的要求。2种类常见的热处理工艺包括淬火、回火、正火、调质、渗碳、渗氮等，每种工艺都有其特定的作用和应用范围。3流程热处理通常包括加热、保温、冷却三个阶段，需要根据材料的成分、要求的性能以及工艺参数来进行控制。淬火定义淬火是一种将钢加热到奥氏体化温度，保温一段时间后，再快速冷却到室温的热处理工艺。此过程会使钢的硬度和强度显著提高。原理淬火时，快速冷却会使奥氏体转变为马氏体，马氏体是一种高硬度、高强度的相，从而提高钢的机械性能。冷却介质水油盐水空气影响因素淬火温度冷却速度钢的化学成分回火加热至低于淬火温度回火过程是将钢材加热至低于淬火温度，保持一段时间，然后缓慢冷却。保持一定时间回火时间取决于钢种、回火温度和零件尺寸，需要根据实际情况进行调整。缓慢冷却回火后，要缓慢冷却钢材，以避免产生应力，确保其性能稳定。回火温度的选择回火温度回火温度是影响回火效果的关键因素。不同的回火温度会导致不同的组织结构和性能。低温回火中温回火高温回火回火温度与性能低温回火主要提高硬度，但韧性下降。中温回火提高强度和韧性。高温回火提高韧性，但强度下降。提高硬度提高强度提高韧性调质处理热处理工艺调质处理是一种热处理工艺，目的是提高钢材的综合机械性能。强度与韧性调质处理可以提高钢材的强度和韧性，使其更耐磨损和抗冲击。应用范围调质处理广泛应用于模具、轴承、齿轮等需要高强度和韧性的零件制造。渗碳11.过程渗碳是将工件置于渗碳介质中，使表面吸收碳，从而提高表面硬度和耐磨性的热处理工艺。22.方法渗碳方法主要分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳三种。33.温度渗碳温度一般在900-950℃，渗碳时间根据工件尺寸和碳含量要求而定。44.应用渗碳广泛应用于各种机械零件，例如齿轮、轴承、凸轮轴等。渗氮定义渗氮是一种在钢铁表面渗入氮元素的热处理工艺，可以显著提高零件的硬度、耐磨性、抗疲劳性以及耐腐蚀性。优点渗氮工艺具有低温、无变形、无氧化等优点，适用于高硬度、高耐磨性、抗疲劳性要求的零件。应用渗氮工艺广泛应用于汽车、航空航天、机械加工等领域，例如发动机零件、齿轮、轴承等。种类常见的渗氮工艺包括气体渗氮、离子渗氮、等离子渗氮等，不同的工艺方法各有优缺点。铸铁材料的热处理退火退火是指将铸铁加热到一定温度，保温一段时间后，再缓慢冷却的热处理工艺。退火可以降低铸铁的硬度，提高其韧性和塑性，改善其切削加工性能。正火正火是指将铸铁加热到奥氏体化温度以上，保温一段时间后，再在空气中冷却的热处理工艺。正火可以细化铸铁的晶粒，提高其强度和硬度，并改善其综合机械性能。淬火淬火是指将铸铁加热到奥氏体化温度以上，保温一段时间后，再快速冷却的热处理工艺。淬火可以提高铸铁的硬度，但会降低其韧性。淬火后通常需要进行回火处理，以降低其脆性，提高其韧性。退火降低硬度，提高韧性退火是一种热处理工艺，通过加热金属材料到一定温度，并保温一段时间后缓慢冷却，使其内部组织发生改变，从而降低硬度，提高韧性。提高加工性能退火可以提高金属材料的加工性能，例如切削、弯曲、冲压等，使金属更容易加工。消除内应力退火可以消除金属材料内部的残余应力，提高金属材料的稳定性。正火加热将钢件加热到适宜温度，并保持一定时间，使钢件内部温度均匀。冷却将钢件从加热炉中取出，在空气中冷却至室温，使钢件组织发生变化。性能正火可以改善钢件的机械性能，提高其强度、韧性和塑性。控制正火工艺需要严格控制加热温度、保温时间和冷却速度，才能获得理想的组织和性能。淬火1定义淬火是指将钢件加热到奥氏体化温度后，快速冷却至室温或更低温度的热处理工艺。2目的淬火的主要目的是提高钢件的硬度和强度，使钢件表面硬化，提高其耐磨性和抗冲击性。3冷却介质常用的冷却介质包括水、油、盐水、空气等。4影响因素淬火效果受钢种、加热温度、冷却速度、冷却介质等因素影响。有色金属材料的热处理有色金属材料的热处理是指对有色金属材料进行加热和冷却，以改变其组织结构和性能的过程。通过热处理，可以提高有色金属材料的强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能，使其更适合于各种应用。1时效处理提高强度、硬度2退火改善加工性能3固溶处理提高塑性和韧性有色金属材料的热处理工艺主要包括时效处理、退火、固溶处理等。时效处理定义时效处理是一种热处理方法。它通过将合金材料加热到一定温度后，使其在该温度下保持一定时间，然后快速冷却，从而改变材料的内部组织结构，改善材料的性能。原理时效处理的原理是利用合金元素在固溶体中发生析出，形成弥散分布的第二相。这些第二相可以阻碍位错的运动，提高材料的强度、硬度、耐磨性和抗蠕变性能。应用时效处理广泛应用于铝合金、镁合金、铜合金等有色金属材料。它可以提高这些材料的强度、硬度、耐腐蚀性和耐热性，使其在航空航天、汽车制造、电子器件等领域得到广泛应用。塑料材料的热处理1退火提高韧性2淬火提高硬度3回火降低脆性塑料材料的热处理主要包括退火、淬火和回火。退火可以提高塑料材料的韧性，淬火可以提高塑料材料的硬度，回火可以降低塑料材料的脆性。塑料材料的热处理退火退火是将塑料材料加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火可以降低塑料材料的硬度和强度，提高其韧性和延展性，消除内部应力。退火温度的选择钢材退火温度钢材的退火温度应根据钢材的化学成分和所需性能来选择，通常在700-900摄氏度之间。铝合金退火温度铝合金的退火温度应根据合金的类型和所需性能来选择，通常在200-400摄氏度之间。塑料退火温度塑料的退火温度应根据塑料的种类和所需性能来选择，通常在80-150摄氏度之间。复合材料的热处理预处理预处理目的是去除表面污染物，提高复合材料的粘合性。热压成型热压成型是通过高温和压力将复合材料的各个层压在一起，使其固化成型。后处理后处理是为了改善复合材料的性能，可以包括退火、回火、表面处理等。热塑性树脂热塑性树脂可以反复加热和冷却，使其具有可重复加工的特性。热固性树脂热固性树脂在加热固化后无法再次熔化，使其具有高强度和耐热性。热处理工艺的选择材料性质模具材料的化学成分、力学性能和物理性能等决定了热处理工艺的选择。例如，高碳钢需要淬火和回火，而铸铁则需要退火或正火。模具类型模具的形状、尺寸、精度和使用要求都会影响热处理工艺的选择。例如，精密模具需要进行淬火和回火，而普通模具则可以进行退火或正火。生产工艺模具的加工方法、热处理设备和操作人员的技术水平等都会影响热处理工艺的选择。例如，批量生产的模具可以采用自动化的热处理工艺，而小批量生产的模具则可以采用手工热处理工艺。成本因素热处理工艺的成本也需要考虑。例如，淬火和回火的成本较高，而退火和正火的成本较低。热处理工艺参数的确定11.温度温度是热处理工艺中最关键的参数之一。温度过低会导致热处理效果不佳，而温度过高则可能导致材料过热或发生相变。22.时间时间是指热处理过程中材料在特定温度下保持的时间。时间过短会导致热处理不充分，而时间过长则可能导致材料发生过度的组织变化。33.冷却速度冷却速度是指热处理后材料从高温降至室温的速度。不同的冷却速度会影响材料的组织结构和性能。44.介质介质是指热处理过程中使用的冷却介质，如水、油、空气等。不同的介质具有不同的冷却速度和冷却效果。热处理工艺的控制工艺参数控制严格控制温度、时间、介质等工艺参数。使用精确的温度测量和控制设备，确保热处理过程稳定一致