機械工程材料6-3

1、6-2合金工具鋼合金工具鋼（四）高速鋼（四）高速鋼刃具的特點：刃具的特點： 使用時因高速摩擦產(chǎn)生熱量大，使刃部溫度很使用時因高速摩擦產(chǎn)生熱量大，使刃部溫度很高，因而要求高速切削刃部具有高的高，因而要求高速切削刃部具有高的熱硬性熱硬性、耐磨耐磨性性和足夠的強度。和足夠的強度。用途用途 高速切削刃具高速切削刃具車刀、銑刀、刨刀、車刀、銑刀、刨刀、 拉刀、拉刀、鉆頭和絲錐。鉆頭和絲錐。 此外，此外， 還可應用于冷沖模、冷擠壓模及某些耐還可應用于冷沖模、冷擠壓模及某些耐磨件。磨件。6-2合金工具鋼合金工具鋼典型鋼種：典型鋼種： W18Cr4V W6Mo5Cr4V21.化學成分化學成分（1）WC 0.7

2、%1.4% 固溶在馬氏體中和形成合金碳化物。固溶在馬氏體中和形成合金碳化物。（2） W、Mo 兩元素可互相代替。兩元素可互相代替。W主要以主要以 Fe4W2C形式存在形式存在鋼中，淬火時固溶于鋼中，淬火時固溶于M中，提高鋼的回火穩(wěn)定性、中，提高鋼的回火穩(wěn)定性、耐磨性耐磨性比比Fe3C高，固溶于高，固溶于M中的中的W在回火時析出彌散的特殊碳化在回火時析出彌散的特殊碳化物物W2C，造成，造成二次硬化二次硬化，提高鋼的，提高鋼的紅硬性紅硬性（3） Cr 提高提高淬透性淬透性、硬度、硬度、耐磨性耐磨性風鋼（小尺寸空冷，大風鋼（小尺寸空冷，大尺寸油淬尺寸油淬+空冷，即可獲得空冷，即可獲得M。（4） V

3、細化晶粒，提高硬度和耐磨性。細化晶粒，提高硬度和耐磨性。V與與C形成熔點高、細形成熔點高、細小的小的V4C3、VC，加熱時阻礙，加熱時阻礙A晶粒長大?；鼗饡r析出晶粒長大?；鼗饡r析出VC產(chǎn)生產(chǎn)生二二次次 硬化硬化并使并使耐磨性耐磨性顯著提高。顯著提高。6-2合金工具鋼合金工具鋼2.鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織萊氏體（碳化萊氏體（碳化物呈魚骨狀分物呈魚骨狀分布）布）T或或SM+A6-2合金工具鋼合金工具鋼(1)預先熱處理預先熱處理球化退火球化退火TH=AC1+2030T等等=Ar1-20303.熱處理熱處理6-2合金工具鋼合金工具鋼加熱溫度范圍很寬加熱溫度范圍很寬10001300，但為了獲得二次硬化效果，但為

4、了獲得二次硬化效果，加熱溫度必須高于加熱溫度必須高于1200 。 常用淬火溫度為：常用淬火溫度為： 12701280（2）淬火溫度）淬火溫度6-2合金工具鋼合金工具鋼 由于合金元素多，導熱性差，要求升溫速度慢，否則加熱由于合金元素多，導熱性差，要求升溫速度慢，否則加熱時會因熱應力而開裂。加熱用鹽浴爐或真空爐。時會因熱應力而開裂。加熱用鹽浴爐或真空爐?？绽淇绽湫〕叽绻ぜ?。小尺寸工件。先油冷后空冷先油冷后空冷尺寸較大、但形狀較簡單的工件。尺寸較大、但形狀較簡單的工件。分級淬火分級淬火形狀復雜，對變形量要求高的工件。形狀復雜，對變形量要求高的工件。（3） 加熱和冷卻加熱和冷卻a）鹽浴爐加熱）鹽浴爐加

5、熱加熱速度快，適合小批量加熱速度快，適合小批量預熱預熱在在Ac1溫度附近（溫度附近（800 840 ）必須預熱一次）必須預熱一次若尺寸大，還需在若尺寸大，還需在500650和和10001100再預熱。再預熱。冷卻冷卻（根據(jù)尺寸大小和形狀復雜程度選擇）（根據(jù)尺寸大小和形狀復雜程度選擇）7-2合金工具鋼合金工具鋼先油冷后空冷先油冷后空冷以防止珠光體以防止珠光體轉(zhuǎn)變及減小淬轉(zhuǎn)變及減小淬火變形火變形6-2合金工具鋼合金工具鋼b）真空爐加熱）真空爐加熱加熱速度慢、適合大批量加熱速度慢、適合大批量不需要預熱。不需要預熱。冷卻采用高壓氣淬，容易控制冷卻速度。冷卻采用高壓氣淬，容易控制冷卻速度。淬火組織淬火組

6、織 未溶合金碳化物未溶合金碳化物 +隱針馬氏體隱針馬氏體 +殘余奧氏體殘余奧氏體 (20%30%)6-2合金工具鋼合金工具鋼（3）回火）回火二次硬化二次硬化 析出細小粒狀析出細小粒狀W2C和和VC AM(冷卻過程中冷卻過程中)6-2合金工具鋼合金工具鋼1h560空空冷冷冷卻時冷卻時A M560空空冷冷1h560空空冷冷1h20%25%A5%A1%2%A15%A時間時間溫度溫度/W18Cr4V鋼回火工藝曲線鋼回火工藝曲線6-2合金工具鋼合金工具鋼二、二、 模具鋼模具鋼模具鋼：用于制造沖壓模、鍛模、模具鋼：用于制造沖壓模、鍛模、 擠壓模、壓鑄模等的鋼。擠壓模、壓鑄模等的鋼。6-2合金工具鋼合金工具

7、鋼鋼球鋼球滾柱滾柱冷鐓成型冷鐓成型熱鐓成型熱鐓成型冷鐓模冷鐓模熱鐓模熱鐓模保持架保持架冷沖壓冷沖壓冷沖模冷沖模保持架保持架套圈套圈熱鍛熱鍛熱輥壓熱輥壓熱鍛模熱鍛模熱輥壓模熱輥壓模熱鍛熱鍛壓鑄壓鑄熱鍛模熱鍛模壓鑄模壓鑄模6-2合金工具鋼合金工具鋼根據(jù)模具的工作條件不同，可分為：根據(jù)模具的工作條件不同，可分為：塑料、橡膠模具塑料、橡膠模具模具在先進加模具在先進加工技術(shù)中處于工技術(shù)中處于非常重要的地非常重要的地位位熱作模具熱作模具在較高溫度下使用在較高溫度下使用冷作模具冷作模具在較低溫度下使用在較低溫度下使用塑料模具塑料模具與熔體接觸與熔體接觸材料利用率高材料利用率高節(jié)約資源節(jié)約資源生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高

8、節(jié)約生產(chǎn)成本節(jié)約生產(chǎn)成本加工精度高加工精度高少、無切削加工少、無切削加工6-2合金工具鋼合金工具鋼(一一)熱作模具鋼熱作模具鋼制造熱鍛模具和壓鑄模具制造熱鍛模具和壓鑄模具 熱作模具屬于受熱狀態(tài)下對金屬進行變形加熱作模具屬于受熱狀態(tài)下對金屬進行變形加工的模具，也稱為熱變形模具。工的模具，也稱為熱變形模具。1.1.工作條件及性能要求工作條件及性能要求扳手熱鍛模下模扳手熱鍛模下模 熱作模具受力熱作模具受力壓縮應力壓縮應力彎曲應力彎曲應力摩擦力摩擦力熱應力力熱應力力塑性變形塑性變形疲勞斷裂疲勞斷裂磨損磨損熱疲勞熱疲勞沖擊力沖擊力沖擊疲勞沖擊疲勞較高的硬度較高的硬度高的疲勞強度高的疲勞強度較高的耐磨性較

9、高的耐磨性高的熱疲勞強度高的熱疲勞強度較高的韌性較高的韌性6-2合金工具鋼合金工具鋼2.2.熱作模具鋼的化學成分熱作模具鋼的化學成分WC0.5%，以獲得所需的強度、硬度、耐磨性和韌性。，以獲得所需的強度、硬度、耐磨性和韌性。常用合金元素及作用：常用合金元素及作用：W、Mo：細化晶粒、產(chǎn)生二次硬化，提高紅硬性、細化晶粒、產(chǎn)生二次硬化，提高紅硬性、 回火穩(wěn)定性、抗熱疲勞性、防止第二類回火穩(wěn)定性、抗熱疲勞性、防止第二類 回火脆性?；鼗鸫嘈?。Cr： 提高淬透性、回火穩(wěn)定性、耐磨性強度。提高淬透性、回火穩(wěn)定性、耐磨性強度。Ni： 與與Cr共存時提高淬透性、綜合力學性能共存時提高淬透性、綜合力學性能Mn：

10、 提高淬透性和強度提高淬透性和強度6-2合金工具鋼合金工具鋼低合金熱作模具鋼低合金熱作模具鋼5CrMnMo 中、小型熱鍛模中、小型熱鍛模 5CrNiMo 大型熱鍛模大型熱鍛模中合金熱作模具鋼中合金熱作模具鋼4Cr5MoSiV 大、中型熱鍛模、擠壓模大、中型熱鍛模、擠壓模4Cr5W2SiV 高合金熱作模具鋼高合金熱作模具鋼3Cr2W8V 高應力熱壓模、精密鍛造或高速高應力熱壓模、精密鍛造或高速 鍛造模鍛造模 6-2合金工具鋼合金工具鋼3 3、熱作模具的熱處理、熱作模具的熱處理鍛造后退火鍛造后退火消除鍛造應力；消除鍛造應力；降低硬度，利于切削加工；降低硬度，利于切削加工；為隨后的淬火作組織準備。為

11、隨后的淬火作組織準備。淬火及回火淬火及回火預冷預冷油淬油淬500 5CrMnMo鋼制模具鋼制模具的淬火及回火工藝的淬火及回火工藝防止開裂防止開裂回火回火500540 820850 溫度溫度/時間時間6-2合金工具鋼合金工具鋼屬于接近室溫狀態(tài)下對金屬進行冷變形加工的模具。屬于接近室溫狀態(tài)下對金屬進行冷變形加工的模具。1.1.冷作模具的性能要求：冷作模具的性能要求：v高硬度高硬度v良好的耐磨性良好的耐磨性v足夠的強度和韌性足夠的強度和韌性2.2.冷作模具用鋼冷作模具用鋼（類似刃具鋼）（類似刃具鋼） T10A、9SiCr、9Mn2V、CrWMn等都可以作為等都可以作為 冷作模具鋼。冷作模具鋼。 對于

12、尺寸較大、重載或要求尺寸精度較高、熱處對于尺寸較大、重載或要求尺寸精度較高、熱處 理變形小的模具，一般用理變形小的模具，一般用Cr12、Cr12MoV等鋼。等鋼。( (二二) )冷作模具鋼冷作模具鋼制造沖壓、擠壓、冷鐓模具制造沖壓、擠壓、冷鐓模具冷作模具的選材見冷作模具的選材見p200表表7-16凸模凸模凹模凹模沖沖孔孔落落料料模模6-2合金工具鋼合金工具鋼3 3、冷作模具的熱處理、冷作模具的熱處理鍛造后退火鍛造后退火消除鍛造應力；消除鍛造應力；降低硬度，利于切削加工；降低硬度，利于切削加工；為隨后的淬火作組織準備。為隨后的淬火作組織準備。淬火及回火淬火及回火根據(jù)使用條件和硬度范圍選擇回火溫度

13、根據(jù)使用條件和硬度范圍選擇回火溫度250275 回火回火9601050 800830 油油淬淬空冷空冷時間時間溫度溫度/空冷空冷以減少淬火應力，以減少淬火應力，減小工件變形、防止開裂減小工件變形、防止開裂6-2合金工具鋼合金工具鋼 為了提高模具的耐磨性、抗疲勞為了提高模具的耐磨性、抗疲勞能力及減小變形，延長模具的使用壽能力及減小變形，延長模具的使用壽命，也可采用滲氮、氮碳共滲（軟氮命，也可采用滲氮、氮碳共滲（軟氮化）和滲硼等對模具局部表面進行化化）和滲硼等對模具局部表面進行化學熱處理。學熱處理。6-2合金工具鋼合金工具鋼(三三) 量具鋼量具鋼1.對量具鋼性能的要求對量具鋼性能的要求(1) 量具

14、的工作部位量具的工作部位 應具有高的硬度應具有高的硬度 （62HRC）和）和 耐磨性耐磨性(2) 具有高的尺寸穩(wěn)定性具有高的尺寸穩(wěn)定性(3) 有一定的韌性有一定的韌性螺螺紋紋量量規(guī)規(guī)6-2合金工具鋼合金工具鋼(2)高精度的量具高精度的量具采用熱處理變形小的鋼采用熱處理變形小的鋼CrMn、CrWMn等。等。3.量具鋼的熱處理量具鋼的熱處理(1)精度低、形狀簡單的量具精度低、形狀簡單的量具淬火淬火+低溫回火，得到低溫回火，得到M回回+A +K 存在一定的淬火應力存在一定的淬火應力(2)(2)高精度的量具高精度的量具淬火淬火冷處理冷處理低溫回火低溫回火時效處理時效處理精磨或研磨精磨或研磨2.量具用鋼

15、量具用鋼(1)精度低、形狀簡單的量具精度低、形狀簡單的量具T10A、T12A、9SiCr10鋼、鋼、15鋼經(jīng)滲碳淬火及低溫回火鋼經(jīng)滲碳淬火及低溫回火50、55、60、60Mn、65Mn鋼經(jīng)感應加熱表面淬火鋼經(jīng)感應加熱表面淬火6-2合金工具鋼合金工具鋼820840 研磨研磨時效處理時效處理110120 36h低溫回低溫回火火140160 3h油油冷冷冷處理冷處理-75-783h時效處時效處理理110120 3h精磨精磨650 溫度溫度/時間時間CrWMn塊規(guī)退火后的熱處理工藝塊規(guī)退火后的熱處理工藝6-2合金工具鋼合金工具鋼作業(yè)：作業(yè)： 1.對于高速銑刀，回答以下問題。對于高速銑刀，回答以下問題。（1）選用何種材料（）選用何種材料（T10A，W18Cr4V，Cr12MoV）？）？（2）在該材料中各合金元素的主要作用是什么？）在該材料中各合金元素的主要作用是什么？（3）畫出預處理工藝曲線（要求注明加熱溫度）