第三章热作模具材料(12).pptx

第三章 热作模具材料;§3-1 对热作模具材料性能要求及成份特点 热作模具是将加热的(高于再结晶温度)或高温液态的金属进行热变形加工和压力铸造成型的模具。 热作模具种类较多，每类模具工作状态不完全相同，分析对材料性能的要求，必须首先了解模具的工作条件。 1、分类 1）热分离模具（热切边模、热冲裁模等） 2）热变形模具（热锻模、热挤压模） 3）压铸模（有色金属、黑色金属）;2、工作条件 1）设备与负荷 使用主要设备：热模锻压力机、锻锤和压铸机等。 使用热模锻压力机，模具与被加工材料接触时间较长，模具温度升高较大，但冲击负荷比较小。 使用锻锤，模具与被加工材料接触时间短，模具温度升高较小，但冲击负荷比较大。 使用压铸机：模具与被加工材料接触时间长，模具温度很高，此外模具表面受到高压、冲刷。 ;2）被加工材料与负荷 有色金属（受热小、温度低、磨损和热疲劳） 黑色金属（受热多、温度高、模具材料易软化、磨损和热疲劳） 3）润滑以及冷却条件与负荷 润滑的目的是为了减小材料与模具表面的摩擦； 冷却则是为了缩短生产循环时间，但模具温度波动较大，容易造成冷热疲劳。 ;3、对热作模具材料的要求 良好的韧性 良好的耐磨性和较高的硬度——摩擦、氧化、腐蚀、氧化皮等因素均可造成模具发生严重磨损 较高的热稳定性、较高的高温强度——高温下仍保持常温力学性能，否则会发生软化——塑性变形——塌陷 良好的耐冷热疲劳性能——断裂（龟裂） 良好的导热性——维持正常工作循环，排出热量 高淬透性——各处力学性能比较均匀、承受较大负荷 良好的工艺性——加工方法和成本;成份特点 热作模具材料具有较高的韧性，因此含C量稍低，含C量一般在0,4-0,6％之间。含C量减少，可提高韧性，但同时硬度会降低。 含有Cr、Mn、Ni、Si、Mo、W、V等合金元素。这些元素可以明显提高淬透性、热硬性、高温强度、热疲劳抗力等。 比如：Cr元素可以提高材料的淬透性、耐磨性以及材料的抗氧化能力。W和Mo元素可提高材料的高温强度和热疲劳抗力。具体内容可参考冷作模具材料;§3-2 热作模具钢及热处理 为了便于对模具材料进行系统分析，先对热作模具材料进行分类。从实际生产中来看，绝大部分的热作模具材料是热作模具钢，首先来看一下模具钢的分类，其他热作模具材料后面再讲。 一、热作模具钢的分类 根据不同的标准有以下几种分类方法： 1、按照工艺用途来分： 热模锻模具钢、热挤压模具钢、压铸模具钢、热冲裁模具。;2、按照工作温度来分： 低耐热模具钢（350-370℃）、中耐热模具钢（550-600℃）、高耐热模具钢（580-650℃） 3、按照使用性能来分： 高韧性热作模具钢、高热强度热作模具钢、高耐磨热作模具钢 4、按照合金元素的含量分： 低合金、中合金、高合金模具钢;按用途分;二、热模锻模具用钢及其热处理 热模锻模具在高温条件下，通过冲击力或压力使炙热的金属发生塑性变形而成型。 热模锻模具包括锤锻模、热模锻压力机锻模、热镦模、精锻模和高速锤锻模等。 热锻模在工作时受到冲击力或压力作用，据此可以将热锻模分为2大类：以受冲击力为主的模具和以受压力为主的模具。 第2类模具工作情况与热挤压类似，选材参考热挤压。在此主要讨论以受冲击为主的模具材料，即锤锻模材料。;1、锤锻模的工作条件 模具在工作时受到的主要负荷为冲击负荷，此外还会受到较大压应力和拉应力的作用。成型过程在高温下进行，模具型腔温度因与坯料接触而快速升高，一般模具温度可升高300-400℃，局部升高500-600℃，温度波动大约200℃。模具温度升高速度很快，取出锻件后必须用水、油或者压缩空气对模具进行冷却，使工件和模具迅速冷却，以进行下个工作循环。在这个过程中，温度变化会造成模具上应力出现变化。此外，由于成型过程中材料转移，坯料与模具表面之间存在强烈摩擦。;2、失效形式 磨损（粘着、氧化和磨料磨损） 塑性变形（塌陷） 断裂（脆断、崩裂、燕尾开裂、表面龟裂） 3、对锤锻模材料的主要性能要求 高温强度 冲击韧性 耐磨性、硬度 冷热疲劳性能 导热性 淬透性 抗氧化性 工艺性能;4、锤锻模材料主要钢种 可供选择的锤锻模材料不是太多，主要有 5CrMnMo 5CrNiMo 4CrMnSiMoV 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 5Cr2NiMoVSi 45Cr2NiMoVSi（2713）;5、典型钢种的性能特点： 1）5CrNiMo 5CrNiMo是应用最为广泛的热作模具材料之一，特点： 良好的韧性和强度 高耐磨性和一定的硬度 良好的高温性能（在500-600℃温度下使用，性能和常温下没有大变化）(即中、高温性能较好) 淬透性很好（300-400mm可以淬透） 冷热加工性能很好 缺点是锻造之后容易出现白点;白点 白点实质上是一种裂纹。 奥氏体温度较低时，