金屬材料實(shí)用培訓(xùn)教程(12月2日)

1、金屬材料實(shí)用培訓(xùn)教程金屬材料實(shí)用培訓(xùn)教程l目錄l一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)l二、模具鋼l三、熱處理l四、模具制造工藝簡(jiǎn)介l五、模具鋼材常見(jiàn)缺陷處理一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（一）、鋼材分類 鋼鐵 鋼鐵1、純鐵 鋼 鑄鐵 0.021 0.77（S點(diǎn)）2.21 6.67%（1）、黑色：Fe-C合金；（2）、有色：Cu、Al、Zn、Ti 、Mg合金。 （3）、按共析組織：亞共析、共析、過(guò)共析 （4）、按C含量：低C鋼 C（0.020.28%）、中C鋼C（0.30.6%）、高C鋼C（0.6%）2、按形狀分類： 板、扁、圓、模、管、絲、帶,各類異形材。3、按成分用途分類：（1）普鋼：普碳鋼、Q2

2、35（A3）、螺紋鋼；工槽鋼、熱軋板、冷軋板、船板 超級(jí)鋼：特殊冶煉+控軋技術(shù).超細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度.如Q235級(jí)可提高至Q345級(jí)（2）特鋼：加入合金元素，cr,Mo,Ni.V,W一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（二）、合金元素在鋼中的作用 C、P、S、BHON 非金屬元素 Cr、Mo、V、Mn、Ni、Si、W、Ti 、Co、Nb、Cu金屬元素（1）Cr：提高淬透性，二次硬化；提高鋼的硬度，耐磨性； n/8規(guī)侓12%，抗腐蝕，抗氧化，Cr2O3（2）Mo：提高淬透性，熱強(qiáng)性，防止回火脆性；提高鋼抗回 火性（回火穩(wěn)定性）；耐磨性，MoC，韌性；提高熱強(qiáng)性（3）Si：提高硬度，強(qiáng)度，淬透

3、性，3%，韌性降低；提高彈性極限，硅鋼片；提升高溫時(shí)的抗體氧化性（4）Mn：降硫，MnS，提升強(qiáng)度（硬度）；提升淬透性，耐磨性一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（5）S：熱脆，易切削，MnS，420F，F(xiàn)DAC（6）P：冷脆，易切削（7）C：提升強(qiáng)度，塑性降低，耐蝕性降低（8）V：提升抗回火性；細(xì)化晶粒；提高強(qiáng)度，VC（9）Ni：抗蝕性，強(qiáng)A體化元素；細(xì)化晶粒、含Ni鋼，吸H白點(diǎn)（10）W：紅硬性，提高鋼的熔點(diǎn)；提高強(qiáng)度，WC（11）Ti：細(xì)化晶粒；抗回火性，耐磨（12）Co：紅硬性；淬透性；細(xì)化晶粒 (13)B:提高熱強(qiáng)性.耐磨性.脆性大（14）Nb：細(xì)化晶粒，提高熱強(qiáng)性（15）Cu：

4、熱脆性，金屬間化合物，Alcu 強(qiáng)化作用（三）、八大類特殊鋼 碳結(jié)：GB699-2002；帶“A”高級(jí)，鋼種：10#-80#，帶“E”特級(jí)，15Mn-70Mn Mn:0.7-1.2 合結(jié)：GB3077； 一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)主要鋼種CSi MnCr MO AlTiNiCr系（15-50Cr20Cr0.18-0.240.17-0.370.5-0.80.7-1.040Cr0.37-0.440.17-0.370.5-0.80.8-1.1CrMo系（12-42CrMo20CrMo0.17-0.240.17-0.370.4-0.70.8-1.10.15-0.2542CrMo(4140

5、)0.38-0.450.17-0.370.5-0.80.9-1.20.15-0.25CrMoAl系38CrMoAl0.35-0.420.2-0.450.3-0.61.35-1.650.15-0.250.7-1.0CrMnSi系30CrMnSi0.27-0.340.9-1.20.8-1.00.8-1.1CrMnTi系20CrMnTi0.17-0.230.17-0.370.8-1.01.0-1.30.04-0.1CrNi系12CrNi30.1-0.170.17-0.370.3-0.60.6-0.92.75-3.15CrNiMo系40CrNiMo(4340)0.37-0.440.17-0.370.5

6、-0.80.6-0.90.15-0.51.25-1.65一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)用途.檢驗(yàn)：低、 夾雜物：脫溶.頂鍛 工具： GB1299；不銹鋼: GB1220；軸承：GCr15 C Si Mn Cr 0 （0.95-1.05) (0.15-0.35)(0.25-0.45)(1.4-1.65） 12PPMGCr15 SiMnGB/T18254-2002；球化退火檢驗(yàn)：低倍.中疏1.0 一般疏松1.0 偏析1.0 斷口非金屬夾雜物A（S化物）細(xì)2.5 ，粗1.5 B（AL2O3）細(xì) 2.0粗 1.0C（硅酸鹽）細(xì) 0.5粗 0.5 D（點(diǎn)狀氧化物）細(xì) 1.0粗1.0 退火組織：

7、C化物不均勻性彈簧：GB/T1222彈簧鋼： C Si Mn Cr V鋼種： 65Mn(0.62-0.7) (0.17-0.37)(0.9-1.2)(0.25) 60Si2Mn(0.56-0.64)(1.6-2.0)(0.6-0.9)(0.35) 50C rV(0.46-0.54)(0.17-0.37)(0.50-0.8)(0.8-1.1) (0.1-0.2)檢驗(yàn)：脫C層高速鋼：W18CV4 C Mn Si Cr W M0 V C0 W6M05Cr4v2(M2)(0.8-1.0)(0.4-0.6)(0.4-0.6)(3.8-4.2)(6.0-7.0)(5.0-6.0)(1.8-2.3)W2mo

8、9Cr4VCo8(M42)(1.05-1.15)(0.4-0.6)(0.4-0.6)(4.0-4.4)(1.5-2.0)(9.0-10)(1.0-1.5)(7.8-8.2)C化物組成：Cr M23C6 W Mo M6C V Vc熱處理：M2：1150-1180加熱淬火 560 回火3次檢驗(yàn)：共晶C化物不均勻度 晶粒度：9-10級(jí)耐熱鋼：鋼種：0Cr25Ni20（310） 4Cr14Ni14W2Mo（四）、主要生產(chǎn)工藝普鋼：高爐+平、轉(zhuǎn)爐 氧化頂吹 特鋼：電爐EF轉(zhuǎn)爐化電弧爐（EF）LF+AOD/VOD/VD/ESR+CC（模鑄） LF：精煉爐.攪拌、提純、去除夾質(zhì)、夾雜物、合金化：窄成分控制V

9、D:真空脫氣 AOD.VOD主要用于不銹鋼 ESR：電渣重熔 Company 分類按鋼中的主要化學(xué)成分組成元素分類按鋼的組織結(jié)構(gòu)特征分類按不銹鋼中碳含量及其他有害雜質(zhì)元素的含量分類按腐蝕性分類按不銹鋼的使用介質(zhì)和環(huán)境分類按主要節(jié)約元素分類按不銹鋼中的一些特征組成元素分類按不銹鋼的功能特征分類Company 不銹鋼一一二二三三四四不銹鋼概念：C1.2% Cr10.5% 不誘，耐酸， 純化薄膜金屬腐蝕分類： 化學(xué)腐蝕； 電化學(xué)腐蝕， 高腐蝕合金元素的作用： C，低C，一般0.10.2%；提高硬度耐磨性，強(qiáng)度。 Cr（主要元素）Cr2O3 淬透性能，抗氧化性 Ni，與Cr配合，18-8型 A體化 耐

10、蝕性 Mn,N 以Mn代Ni,201 Mo,Ti，Nb TiC 降C分類美標(biāo)：2，3,4系列五大類：AF（OCr27Mo),M. A-F雙相(O22Cr23Ni5Mo3N)沉淀硬化。630 631鍛造（鍛錘/壓機(jī)）+軋制（850/650/250），控軋控冷，再線預(yù)硬（正火+回火）加工：棒線材板坯連軋機(jī) 棒、線、板初精軋機(jī)（850） 板材軋機(jī)（650） 熱軋扁、冷軋薄板鍛錘（壓機(jī)、快鍛） 鍛材（園、餅、環(huán)、模塊）鍛材與軋材的區(qū)別加工變形方式不同 軋：兩向受力，鍛：三向受力組織結(jié)構(gòu)不同 鍛：疏松缺陷減少，拋光、強(qiáng)度性能提升外觀、尺寸精度不同 軋：尺寸均勻、穩(wěn)定性，表面質(zhì)量 鍛：尺寸公差大主要鋼廠普

11、鋼：寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼、沙鋼、湘鋼、柳鋼、韶鋼特鋼：寶特、東特、大冶、太鋼、長(zhǎng)鋼，西鋼、首特、貴鋼、中原、舞陽(yáng)、興澄、新余一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)一、金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)二、模具鋼二、模具鋼模具鋼分類：冷作，塑料，熱作。（一）、冷作模具鋼發(fā)展歷程及方向、YK30/T8/T10O1Cr12Cr12MoVCr12MoV/D2/SKD11 DC53 O12Al/65Nb/LD/7Cr7Mo3V2Si、YK30/T8/T10O1Cr12 Cr12W、YK30/T8/T10O1Cr12Cr12MoVCr12MoV/D2/SKD11 火焰鋼/6Cr5MnSi /7CrSiMnMoV共性要求（Cr8）:沖裁、拉

12、伸、彎曲、冷擠、冷鐓、滾絲、壓彎 高強(qiáng)度，C0.6%；高耐磨；足夠韌性碳素，低合金，CCr15，O1，9Mn2V，6CrW2Si，60Si2Mn W6 粉末ASP23塑料塑料高分子有機(jī)物，加工完成時(shí)呈固態(tài)，在制造加工過(guò)程中，以流動(dòng)來(lái)造型（成型）種類多：不同單位可組合成不同的塑料用途廣泛：具有不同性質(zhì)，可用不同塑料分類：熱固性：無(wú)法重塑，膠木板 熱塑性：可重復(fù)生產(chǎn)英文簡(jiǎn)寫(xiě) 中文名 用途PE 聚已烯PP 聚炳烯 餐盒、包裝盒、高溫167PVC 聚氯己烯 管道、建材、雨衣，塑料盒ABS 丙烯 聚合物 用于家電PS聚苯己烯透明料，車力覃PET聚酯水瓶、易變形PC聚防彈膠水壺 特性 缺點(diǎn)質(zhì)輕、化學(xué)性穩(wěn)定

13、，不銹蝕 回收分類難耐沖擊性好 燃燒時(shí)有毒氣體較好透明性，耐磨耗性 老化，無(wú)法自然降解絕緣，導(dǎo)熱性低成型性，著色性好，加工成本低 成份：合成樹(shù)脂耐熱性差，易燃燒 +填料（提高強(qiáng)度和耐 熱性）尺寸穩(wěn)定性差，易變形易老化易溶于溶劑 包括木粉、 石棉等塑料改性 增塑劑結(jié)構(gòu)：線型、體型、支鏈、網(wǎng)狀 穩(wěn)定性、抗氧性，著色劑，潤(rùn)滑劑，抗靜電流分類：通用：五大類 透明：PS PC 工程：半透明特種：不透明加工：模具：擠塑，擠出機(jī)，注塑，吹塑，壓延塑料機(jī)械：大 型，精密、專用注塑機(jī)塑料收縮率 二、模具鋼二、模具鋼（二）、塑料模具鋼發(fā)展歷程及方向塑料簡(jiǎn)介：熱固性（膠木）酚荃樹(shù)脂；熱塑性，ABS（家電），PS，P

14、E（聚乙烯），PC，PP，PPS，PVC，PBT共性：強(qiáng)韌性，耐磨性；b.尺寸穩(wěn)定性好，變形??；c.良好機(jī)加工性；d.良好鏡面拋光，蝕刻性；e.耐蝕性，補(bǔ)焊性調(diào)質(zhì) S C Si Mn Cr Mo0.05-0.1 0.35-0.45 0.2-0.4 1.3-1.6 1.8-2.1 0.15-0.25P20 C Si Mn Cr Mo 0.28-0.4 0.2-0.4 0.6-1.0 1.4-2.0 0.3-0.35718 C Si Mn Cr Mo Ni 空冷紅硬P20M (48CrMnV ) 0.32-0.4 0.2-0.4 1.1-1.5 1.7-2 0.25-0.4 0.85-1.15耐蝕

15、拋光 沉淀硬化型S45CS50C40Cr12CrNi3P20（3Cr2M0 ） 23112312+S(0.05-0.1)718P404C13+Ni，V+NS136420（420F) 440C（9Cr18Mo) NAK80CENA1 63017-4PH二、模具鋼二、模具鋼（三）、熱作模具鋼發(fā)展歷程及方向熱作：熱鍛、鐓、擠壓、壓鑄、急冷急熱、溫度T:300800共性：熱強(qiáng)性；熱疲勞；良好韌性；熱導(dǎo)率高；抗回 火性，耐磨性l壓鑄：將熔融合金在高壓、高速條件下填充模具型膠并在高壓下冷卻凝固成型的鑄造 l壓鑄模：動(dòng) 定 壓機(jī)：冷室、熱室l模具表面周期性 T 變化.熱應(yīng)力l損壞形式：龜裂、開(kāi)裂 、崩裂、沖

16、蝕、壓凹、粘著l影響壽命因素：l1、材料 l2、模具設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)合理性、澆注系統(tǒng)、壁厚，若不足，易變形、在尖角或圓角處易開(kāi)裂、運(yùn)水：水道位置間距大小l3、熱處理工藝l4、操作規(guī)范、維護(hù)、保養(yǎng) 5CrMnMo5CrN2Mo熱鍛H11H13提高M(jìn)o8418三、熱處理三、熱處理（一）、熱處理原理及概念1、定義：在固態(tài)范圍內(nèi)，通過(guò)加熱、保溫、冷卻、內(nèi)組變化獲得性能。2、原理：Fe-C相圖（平衡圖）三、熱處理三、熱處理原理：Fe-C相圖（平衡圖）鋼中組織： F A P M B S 鐵素體 奧氏體 珠光體 馬氏體 貝氏體 索氏體 體心立方中的間隙固溶體 （二）、常用熱處理方式1、正火：加熱到Ac3或Acm3

17、080空氣冷卻片狀P體作用：消除應(yīng)力，消除缺陷，細(xì)化晶粒，改善組織，提高加工性能。2、退火：Ac3+2040，隨爐冷卻至500以下，緩慢冷卻（完全、球化、擴(kuò)散、去應(yīng)力）完全退火：Ac33050球化：Ac13050擴(kuò)散去應(yīng)力：加熱Ac1以下作用：降低材料硬度，消除殘留應(yīng)力。調(diào)整晶粒和組織，降低淬火變形及開(kāi)裂現(xiàn)象3、淬火：A體化后冷卻，轉(zhuǎn)變?yōu)镸體4、回火：經(jīng)淬火工件加熱到AC1以下保溫，適當(dāng)方式冷卻（目的：減少應(yīng)力；獲得性能；穩(wěn)定尺寸）5、固溶 時(shí)效：強(qiáng)化相折出溫度加熱保溫、強(qiáng)化調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火三、熱處理三、熱處理（三）、常用鋼材的熱處理制度加熱、可控氣氛（保護(hù)氣氛）、保溫（轉(zhuǎn)變時(shí)間，內(nèi)外

18、溫度一致） 冷卻（控制速度）鋼種 熱處理制度 介質(zhì) 硬度（HRC）P20（2311） 淬火：850880 油水 5052 回火： 530-580 2835 S136 淬火：10201050 油水 5255 回火： 200300 5254 500600 3242 SKD11淬火：10201040 油水 6263 回火： 150300 5962 400450 5558 （2次以上） T SKD61 淬火：10201080 油水 5658 回火： 550600 4652 （2次以上）M2：淬火1150-1190 油 回火：550-570 3次 62-65回火：低溫：150300 中溫：350450

19、保溫 t 高溫：500600介質(zhì)：水，油，鹽浴回火作用：降低應(yīng)力；獲得所需性能；穩(wěn)定尺寸；降低強(qiáng)度 表面處理：滲C，N，C-N共滲，滲金屬，Cr，刀具PVD TiC TiN輝光放電 深冷處理，原理，運(yùn)用。熱處理常見(jiàn)缺陷熱處理常見(jiàn)缺陷一、熱處理應(yīng)力：熱應(yīng)力：加熱或冷卻速率的不一致導(dǎo)致體積脹縮不均組織應(yīng)力：相變引起的體積變化附加應(yīng)力：組織結(jié)構(gòu)不均勻殘留應(yīng)力二、變形：1、種類：幾何、體積脹縮、時(shí)效變形 控制措施：設(shè)計(jì)選用淬透性好的鋼種淬火工藝選擇三、缺陷：1、氧化、脫碳、粗晶、過(guò)熱 2、硬度及淬硬層達(dá)不到要求，開(kāi)裂 例：硬度不均勻，過(guò)低式過(guò)高，心部淬不透，心部硬度偏高四、模具制作工藝簡(jiǎn)介四、模具制作工藝簡(jiǎn)介 精磨 裝配（大型化，高精密， 階進(jìn)式連續(xù)模） 熱處理精料鉆孔開(kāi)型腔（CNC）、粗框 EDM、走絲 省模、蝕紋、拋光 熱流導(dǎo)、雙色模 五、模