金属材料学__第八章_工模具用钢.ppt

主 要 内 容 8.1 工具钢的分类和基本性能要求 8.2 刃具钢：碳素工具钢 、低合金工 具钢、 高速钢 8.3 冷作模具钢 8.4 热作模具钢 重点及基本要求 掌握各类钢的典型牌号、成分特点、合金元素的作用、热处理及应用。 重点是刃具钢、高碳高铬模具钢、锤锻模用钢。 难点是高速钢的合金元素作用、热处理工艺制定的依据和显微组织与性能特点。 工模具钢的定义与分类 定义：用来制造刃具、模具和量具的钢种 分类：刃具钢、模具钢和量具钢 刃具钢：碳素钢、低合金工具钢和高速工具钢。 模具钢：热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。 量具钢用来制作量规、卡尺、样板等．用来测量工件尺寸和形状. §8.1 工模具钢的性能要求、成分与热处理特点 一、 工具钢成分与性能特点——C含量 一、 工具钢成分、组织与性能特点——合金元素 一、 工具钢成分、组织与性能特点——组织 二、热加工与热处理特点－预处理 二、热处理特点－最终热处理 §8.2 刃具用钢 二、碳素工具钢 含C量：0.65～1.35%，足够高的硬度和较好的耐磨性。 优点：易于锻造及切屑加工、价格便宜。 缺点：淬透性差、回火抗力差 典型钢号与应用：T7~T13做低速切削的刃具和简单的冷冲模。淬透性低，断面尺寸小于15mm的工具。 合金元素具体作用 Cr: 1%左右，（大于1%且C含量大于1%，引起K分布的不均匀性） 作用：①提高过冷A的稳定性，提高淬透性 ②使碳化物稳定性↑，分解温度↑，使钢的回火抗力↑ ③中强碳化物形成元素，防止Si的石墨化 ④细化K，均匀分布，使耐磨性↑ ⑤降低Ms点，使残余A量↑，使硬度↓。 故总量必须控制在1%左右 Si 的左右: ①使淬透性↑ ②阻碍马氏体的分解和Fe3C的聚集，使回火稳定性↑ ③对Ms点影响很小，对残余A量影响小，使刀具的尺寸稳定性↑ ④Si强化F ⑤是石墨化元素，易引起脱C和C的石墨化。 不单独加入。 Mn: ①主要淬透性↑; ②使残A量↑，减少淬火变形； ③，使A晶粒粗大，过热倾向↑ W: 形成稳定的碳化物，使钢的耐磨性和红硬性↑ ，细化A晶粒和阻止钢的过热。量过多，引起K分布不均匀↑ V: 形成VC，阻碍A长大，过热敏感性↓,细化晶粒；回火稳定性↑ 热处理与热加工 常用低合金工具钢的化学成分、力学性能和用途 四、高速钢 在高速切削过程中，刀具的刃部温度可达600℃以上，低合金钢刃具已不能满足这种要求。因此，就必须选用高速钢，它在650℃时，仍能使硬度保持HRC50以上，从而保证其切削性能和耐磨性。高速钢刀具的切削速度可比碳素工具钢和低合金工具钢增加1～3倍，而耐用性增加7～14倍，因此，高速钢在机械制造工业中被广泛地采用。 按照其成分和性能特点可分为以下几类： ⑴ 钨系高速钢：典型牌号18-4-1，美M1 ，俄P18。 ⑵ 钨钼系高速钢：如6-5-4-2，美M2 ，目前应用普遍。 ⑶ 含钴高速钢：如W18Cr4VCo5, 红硬性高。 ⑷ 超硬高速钢：典型牌号为W6Mo5Cr4V2Al。具有65~70HRC高硬度、高红硬性特点，成本比钴高速钢低。 钨系和钨钼系称为通用型高速钢，而把其它类型称为特殊用途高速钢或高性能高速钢。 1、高速钢的化学成分、铸态组织和碳化物类型 （1）高速钢的化学成分 我国最常见的高速钢为钨系和钨钼系 ，主要的合金元素是W、Mo、Cr、V和Co，属于高合金莱氏体钢。 （2）高速钢的平衡凝固与铸态组织 （3）高速钢的碳化物 所有的高速钢中，在退火状态下都含有M6C、M23C6。MC三种碳化物。 18-4-1高速钢退火状态的碳化物总量约为30%左右，其中M6C型碳化物约占18%，M23C6型碳化物约占8%。MC型碳化物约占1%。 在淬火状态下，只有M6C和MC。 在回火（650℃）状态有M2C、MC析出。 M6C型碳化物 ： 典型的M6C型碳化物是Fe4W2C。 其中Fe和W可以相互置换，形成Fe3W3C或Fe2W4C。 钢中含有的Cr、Mo、V可溶解在M6C中，Mo、V可置换W；Cr可置换Fe、W，这就使M6C稳定性不同。如Cr溶入M6C中，使M6C稳定性下降。 淬火加热过程中M6C可部分溶入A中，使高速钢获得高红硬性和高耐磨性。未溶的？ M6C的硬度为73.5HRC~77HRC。 M23C6型碳化物： 是以Cr、W、Mo为主并溶有铁等元素的碳化物（Cr、Fe、W、Mo、V）23C6。 典型碳化物是Cr23C6，其稳定性较差，淬火加热时，全部溶于奥氏体中，增加钢的淬透性。 MC型碳化物： 是以V为主的VC，也能溶解少量的W、Mo、Cr等元素。 碳化物VC的稳定性最高，即使在淬火加热