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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
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