1、 第五章 模具钢的选材及热处理工艺模具钢的选材及热处理工艺第一节 冷作模具钢的选材及热处理工艺一、冷作模具钢的选材冷作模具材料选用的一般原则:1）满足模具使用性能要求 模具承受冲击载荷时，应以韧性为主。模具迫使金属沿型腔塑性流动作用力较小时，应以强度 为主，并适当考虑韧性和耐磨性。模具迫使金属沿型腔塑性流动作用力较大时（即坯料变 形抗力大）时，应以硬度和耐磨性为主。模具型腔复杂时，应以韧性和尺寸精度为主。模具尺寸大时，应以整体强度、刚度和尺寸精度为主。模具加工生产批量大时，应以硬度和耐磨性为主。2）具有良好工艺性能 3)适当经济性（1）各种冷冲裁模的选用1）薄板冲裁模：形状简单、尺寸小、批量小
2、，选用T10A；形状较复杂、批量小，选用9Mn2V、CrWMn、8Cr2Si、Cr5Mo1V；形状复杂、批量大，选用Cr12、Cr12MoV、D2、W6Mo5、Cr4V2；2）厚板冲裁模：批量较小，选用T8A、W6Mo5Cr4V2、6W6、Cr12MoV、D2、LD、GM、ER5。3）剪切刀：剪薄板的厚剪刀选用T10A、T12A、9SiCr CrWMn、5CrW2S（2）冷挤压模材料的选用 目前，最常用的是60Si2Mn、Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V钢及低碳高速钢6W6Mo5Cr4V12，基体钢LD、65Nb、012Al、LM1、LM2、GD，马氏体时效钢。（3）拉深模材料的选用
3、对于小批量生产，可选用表面淬火钢或铸铁；对于轻载拉深模，宜选用T10A、9M2V、CrWMn、GD、65Nb等钢；对于重载拉深模，可选用Cr12、Cr12MoV、GM、ER5等钢。（4）冷墩模材料的选用 冷墩凸模可采用T10A、60Si2Mn、9SiCr、GCr15等钢制造，凹模采用T10A、Cr12MoV、GCr15等钢制造。对于重载冷墩模通常采用Cr12、65Nb、LD、RM2、LM1、LM2、GM等。（5）弯曲模材料的选用 小件弯曲、卷边、成形用模具承受负荷较小，可选45、T10A、GD钢；中件弯曲、卷边、成形用模具承受负荷较大、磨擦较剧烈、小批量生产可选择低熔点合金、锌基合金；生产批量
4、较大时，宜选用6W6、CrWMn钢。（6）拉丝模材料的选用 对于拉丝模可选用T10A、T10、6W6钢制作拉铝、铜合金细丝用模具；可选用Cr12、Cr12Mo1V1、ER5、GM钢及硬质合金制作拉非铁金属的粗棒或钢钢丝用模具。二、冷作模具钢的热处理工艺举例二、冷作模具钢的热处理工艺举例1薄板冲裁模的热处理（1）碳素工具钢薄板冲裁模的热处理1）双介质淬火工艺 2）碱浴淬火 3）等温淬火工艺 4）获得板条状马氏体的热处理 5)细化碳化物的热处理 图5-1 T10A钢制冷冲模常规热处理工艺 图5-2 T10A钢制冷冲模碳化物超细化处理工艺2.低合金钢薄板冲裁模的热处理 热处理措施如下:1)增加工艺孔
5、及局部包扎铁皮 2）采取低温淬火和恒温延迟冷却淬火 3）快速加热淬火 4)优选淬火冷却方式 5）回火 3.高铬钢薄板冲裁模的热处理热处理要点如下 1）淬火加热温度 2)保温时间 3)冷却方式 4）回火 5）深冷处理 4.厚板冲裁模的热处理几种强韧化热处理新工艺:1）高碳钢低温、短时、快速加热工艺 2)等温淬火工艺 3)细化奥氏体晶粒的预热处理工艺 4)细化碳化物处理 5.冲裁模的热处理操作1)淬火：缓慢加热，特别是形状复杂、厚薄不均 的模具更要保证模具各部位温度均匀 以防止热膨胀引起翘曲变形。2)回火：选择回火介质时要注意安全，热油回火 温度不应超过250，为防止发生火灾 应 备有密合的盖子和
6、干砂，万一热油 烧着，则应立即用盖子盖严并在四周撤 上干砂。第二节 热作模具钢的选材及热处理工艺一、热作模具钢的选材1热作模具的选材（1）热锻模的选材（2）热挤压模常用材料及选用原则（3）压铸模常用材料及选用原则 1）铜合金压铸模 2）铝合金压铸模 二、热作模具钢的选材及热处理工艺举例1主要热作模具的制造工艺路线（1）锤锻模的制造工艺路线 下料锻造退火机械粗加工探伤成形加工淬火及回火钳修抛光。（2）热挤压模的制造工艺路线 下料锻造预先热处理机械加工成形淬火及回火研磨抛光。（3）压铸模的制造工艺路线 锻造退火机械粗加工稳定化处理精加工成形淬火及回火钳工修配发蓝。（4）形状复杂、精度要求高的压铸模
7、的制造工艺路线 锻造退火粗加工调质精加工成形钳工修磨渗氮（或碳氮共渗）研磨抛光。2.锤锻模具的热处理（1）热锻模具钢的退火1)普通退火 2)防白点退火 3)高温回火 （2）热锻模具的淬火、回火1）淬火工艺 淬火前的准备工作淬火加热淬火温度的选择淬火加热时间2）回火工艺 3.热挤压模具的热处理（2）淬火工艺（3）回火工艺 4.热切边模的热处理以8Cr3钢制汽轮机叶片热切边模为例（3）模具的退火工艺 为获得良好的切削加工性能，并使淬火、回火后具有良好的组织和性能，8Cr3钢锻造后必须进行退火，退火加热温度780800，保温时间12min/mm，500出炉空冷。退火后的硬度一般为HB255。（4）淬
8、火、回火工艺 8Cr3钢制热切边模的淬火温度为840820。为防止氧化脱碳，在加热时需保护。模具的淬火冷却在油中进行。为避免开裂及变形，在入油前可在空中预冷至780。在油中冷却到150200时出油，并立即进行回火。5.热作模具钢的选材、强化处理及使用寿命关系的比较（1）热冲头 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为10501100淬火，630回火两次，硬度值为4547HRC，生产200350件后，软化变形和开裂；现行热处理工艺为1275加热，300320等温淬火，4648HRC，生产15002200件不再开裂。(2)热挤压模具 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为10501100淬火，620回火
9、两次，硬度值为4548HRC，生产1200件后早期开裂；现行热处理工艺为1200加热，680回火两次，硬度值为4045HRC,生产3300件变形或疲劳。（3）锤锻模 材料采用5CrMnMo，经860880淬火，燕尾油冷，480回火，硬度达3235HRC，可生产2500件后燕尾开裂；当经880加热，450等温淬火，480回火后，燕尾不再开裂，可生产6000100000件。第三节 塑料模具钢的选材及热处理工艺一、塑料模具钢的选材1.依据塑料模具服役条件和制品质量选择模具材料(1)对于模具型腔表面要求高硬、耐磨，而心部具有较好韧性的塑料摸具(2)对于模具型腔复杂精度要求高和寿命要求长的塑料模具(3)
10、对于以玻璃纤雄做充填剂的热塑性塑料制品的注射模(4）对于以聚氯乙烯聚苯乙烯和ABS加抗燃树脂等为原料的塑料制品(5）对于要求型腔表面粗糙度值低、光亮度高、尺寸和形状精度高、型腔复杂，甚至有耐蚀要求的大截面塑料模具 2.依据塑料制品的生产批量选择模具材料3.塑料模具结构零件材料的选材塑料模具结构零件的常用材料有：对于要求具有较好综合力学性能的各种模板、顶出板、固定板支架常采用45、40MnB、40WnVB、Q235、Q255、Q275、球墨铸铁及HT200制造。对于要求较高强度、有好的耐磨性和一定的耐腐蚀性，淬火后变形小的型芯、型腔件等，常选用9Mn2V、CrWMn、9SiCr、Cr12、3Cr
11、W8V、35CrMn、T7A、T8A、45、40VB、40MnB球墨铸铁等。导柱、导套常选择20、20Cr、20CrMnT、T8A、T10A，并保证零件表面耐磨性，心部韧性较好。由于主流衬套的性能要求表面耐磨，同时还要耐腐蚀和热硬性较高，常用的材料为20、T8A、T10A、9Mn2V、CWMn、9SiCr、Cr12、3Cr2W8V、35CrMn。顶杆、拉料杆、复位杆、要求有一定强度并耐磨，常用材料为Y8A、T7A、45钢等。二、塑料模具钢的热处理工艺举例1塑料模具钢的制造工艺路线（1）低碳钢及低碳合金钢模具 例如20、20Cr、20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料锻造模坯退火机械粗加工冷挤压
12、成形再结晶退火机械精加工渗碳淬火、回火研磨抛光装配。（2）高合金渗碳钢制模具 例如12CrNi3A、12CrNi4A钢的工艺路线为：下料锻造模坯正火并高温回火机械粗加工高温回火精加工渗碳淬火、回火研磨抛光装配。（3）调质钢制模具 例如45、40Cr等钢的工艺路线为：下料锻造模坯退火机械粗加工调质机械精加工修整、抛光装配。（4）碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7A、T10A、CrWMn、9SiCr等钢的工艺路线为：下料锻造模坯球化退火机械粗加工去应力退火机械半精加工淬火、回火机械精加工研磨抛光装配。（5）预硬钢制模具 例如5NiSCa、3Cr2Mn（P20）等钢，对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成型后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成型的，其工艺路线为：下料改锻球化退火刨或铣六面预硬处理（3442HRC）机械粗加工去应力退火机械精加工抛光装配。2塑料模具钢热处理特点（1）淬硬钢塑料模的热处理（2）渗碳钢塑料模的热处理 渗碳型塑料模具钢20CrMnTi常用的热处理工艺如下：1）渗碳：2)渗碳后的热处理：结束放映，谢谢！结束放映，谢谢！
