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第二章 常用模具材料及热处理 §1 常用模具材料 §2 模具热处理 §3 模具表面强化处理 §1常用模具材料 模具材料主要是满足特定要求的钢材。也有一些其它类型的材料。 钢：炭钢（普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢） 合金钢（合金结构钢、合金工具钢、不锈钢） 牌号 普通碳素结构钢的牌号用其屈服强度表示，即“Q×××”。如Q235（相当于旧牌号A3）。 优质碳素结构钢的牌号用其平均含碳量的万分率表示，如20钢、45钢、40钢等。 碳素工具钢的牌号用其平均含碳量的千分率表示，如T8、T10(A)。 合金钢的编号原则 “数字+合金元素符号+数字”。最前面的数字表示平均含碳量：结构钢用万分率，两位数字；工具钢用千分率，一位数字。含碳量很高时不表示。合金元素符号后的数字表示平均百分含量，小于1.5％时可不标出。 合金元素含量1.5％-2.5％标为“2”，2.5％-3.5％标“3”，以此类推。 一.常用模具材料 可用于制造模具的材料种类繁多，包括各种碳素工具钢、合金钢、硬质合金、铸铁、有色金属及合金、非金属材料等。 ①.碳素合金工具钢 含碳量：0.7％-1.4％ 主要牌号：T7(A)、T8(A)、T10(A)、T12(A)。 特点：价格便宜、切削性能好。淬火后有较高硬度和耐磨性，淬透性低，淬火时必须急冷，变形开裂倾向大、回火稳定性差，红硬性低（250°C） 适用范围：尺寸小、形状简单、负荷小、冷作模具。 ②合金工具钢 ⑴低合金工具钢：CrWMn、9Mn2V、5CrNiMo、9SiCr、GCr15、5CrMnMO 含合金量：总量为1％-3％ 特点：淬透性和淬硬性均较好。耐磨性，红硬性较高。回火稳定性好，热处理变形小。 ·CrWMn钢：（各种中小型冷作模具） 钨形成的碳化物硬度很高，钨能细化晶粒，提高韧性。淬火后残留奥氏体较多，故变形小。 ·9Mn2V钢：（冲裁模、弯曲模） 钒（V）的加入能显著细化晶粒和提高韧性。锰的含量一般控制在2％。 ·9SiCr钢：（搓丝板、滚丝模） 250°C回火时有回火脆性。较高的淬硬性和较好的回火稳定性。淬透性优于9Mn2V。 ·GCr15钢： 常用的轴承钢，具有较高的淬透性和耐磨性。 铬的加入有利于提高淬透性、细化碳化物并使其分布均匀。 5CrMnMO 钢：（弯曲热态模、切边模） 5CrNiMo 中碳低合金钢，典型热作模具钢。强度高，韧性好。 淬透性好，抗回火性好，导热性和耐热疲劳性好，耐磨性好。 ⑵高合金工具钢： ·Cr12型钢： 包括Cr12和Cr12MoV高碳高合金钢、工具钢、莱氏体钢 淬透性高、淬火硬度极高、热变形小。 Cr12钢的含碳量较Cr12MoV高，碳化物多但分布不均匀性严重。 Cr12钢的强度和韧性比Cr12MoV低。 D2钢是近年用来替代Cr12MoV钢的新钢种。D2钢的碳化物数量增多颗粒较细。 ·3Cr2W8V钢和H13钢（4Cr5MoV1Si）、H11钢（4Cr5MoVSi）钨系低碳高合金钢。 H13钢除强度略低于3Cr2W8V钢外，其它力学性能均优于3Cr2W8V钢，是其替代钢种。较好的氮化性能。 较小的热膨胀系数，较好的耐磨性和红硬性，良好的导热性。热处理变形小、但高温韧性差。 ·3Cr3MoW2V钢：代号HM1适合于急冷急热条件下工作。 ·5Cr4W5Mo2V钢：代号RM2 ·4Cr3Mo3W4VNb钢：代号GR 高温性能良好，热作模具钢。 ·8Cr2MnWMoVS钢： 适用于精密塑料模。空冷微变形，易切削。调质状态硬度HRC40-50。调质后切削即可直接适用，不存在热处理变形。 ·7CrSiMnMoV钢： 高强度和韧性好，焊接性能好。适合于制造结构形状复杂的模具零件。 ⑶高速钢 钨系高速钢（W18Cr4V） 钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2钢） 在高温（600°C）下仍保持高强度、高硬度、高耐磨性和好的韧性。 钢中含碳量为0.7-0.9％，合金元素含量超过15％，属莱氏体钢。 高淬透性，空冷即可淬硬。 高速钢含有大量粗大碳化物，且分布不均匀，不能用热处理方法消除之。必须反复十字镦拔以打碎粗大碳化物，并使其分布均匀。 需经多次回火，从而使大量残余奥氏体大部分转为马氏体，并使马氏体析出弥散碳化物。（300°C左右为回火脆性区） ⑷硬质合金和钢结硬质合金 ①? 硬质合金 以难熔的金属碳化物（WC、TiC等）作硬质相，以铁族金属（Co或Ni）为粘结相，用粉末冶金方法生产的一种多相组合材料。 钨钴（YG）：强度、韧性较高，多用于制造模具。 钨钴钛（YT）：较高的红硬性和抗氧性。 万能硬质合金（YW）：高强度、高硬度。 （成分、性能可见P244表4-2） ②钢结硬质合金