模具材料的性能要求

1、目錄 2.4 模具材料的性能要求模具材料的性能要求 2.5 模具材料的選用原則模具材料的選用原則 2.6 模具材料的應(yīng)用模具材料的應(yīng)用 http:/ 模具材料的性能要求模具材料的性能要求一、模具材料的性能要求：各種模具在服役過程中都要承受一定的機(jī)械負(fù)荷，有的還要承受熱負(fù)荷和環(huán)境介質(zhì)的作用。在這些因素的作用下，經(jīng)過一定的周次，模具可能會(huì)發(fā)生失效：http:/ 斷裂失效表面損傷失效過量彈性變形失效過量塑性變形失效蠕變超限韌性斷裂脆性斷裂疲勞斷裂蠕變斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂表面磨損失效表面腐蝕失效接觸疲勞失效http:/ 材料的性能使用性能工藝性能力學(xué)性能化學(xué)性能：材料抵抗周圍介質(zhì)侵略的能力物理性能：材料的

2、固有屬性鑄造性能鍛造性能焊接性能切削加工性能熱處理性能一）模具材料使用性能要求http:/ 任何模具都是用一定的材料制造的，模具的失效實(shí)質(zhì)上就是在特定的負(fù)荷作用下，具有特定形狀的模具材料的失效。 材料對(duì)某種失效的抵抗能力（簡(jiǎn)稱失效抗力），可用材料的某些性能指標(biāo)來衡量。這些性能指標(biāo)又稱抗力指標(biāo)。（一）材料抵抗過量變形失效的性能指標(biāo)1、材料抵抗彈性變形的性能指標(biāo) 彈性變形的性能指標(biāo)：彈性模量E切變模量G2、材料抵抗塑性變形的性能指標(biāo) 材料抵抗塑性變形的性能指標(biāo)：屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）s硬度(包括高溫下的硬度)http:/ 金屬在高溫長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力的作用下，即使所加應(yīng)力小于該溫度下的屈服強(qiáng)度，也會(huì)產(chǎn)生明顯的

3、塑性變形直至斷裂的現(xiàn)象稱為蠕變1、材料抵抗快速斷裂失效的性能指標(biāo) 材料抵抗蠕變超限的性能指標(biāo)：蠕變強(qiáng)度（二）材料抵抗斷裂失效的性能指標(biāo) 模具承受載荷不同，材料抵抗斷裂失效的性能指標(biāo)不同。 承受拉伸載荷時(shí)，材料抵抗斷裂失效的性能指標(biāo)：b 承受壓縮載荷時(shí)，材料抵抗斷裂失效的性能指標(biāo)：bc 承受彎曲載荷時(shí)，材料抵抗斷裂失效的性能指標(biāo)：bb3、材料抵抗蠕變的性能指標(biāo)模具的應(yīng)力增加并超過一定的臨界值時(shí)，材料便會(huì)迅速發(fā)生斷裂（稱為一次斷裂或快速斷裂）http:/ 承受剪切載荷時(shí)，材料抵抗斷裂失效的抗力指標(biāo)：持久強(qiáng)度 材料抵抗蠕變斷裂失效的抗力指標(biāo)： 承受沖擊載荷時(shí)，材料抵抗斷裂失效的抗力指標(biāo)：韌性在模具的

4、失效中，脆性斷裂的實(shí)例很多，而韌性斷裂則很少見，因?yàn)轫g性斷裂前會(huì)產(chǎn)生明顯的塑性變形，模具尚未斷裂就塑性變形失效材料抵抗脆性斷裂失效的能力很難用一個(gè)指標(biāo)來確切地測(cè)定和表達(dá)，因而在工程上，仍然以常用的力學(xué)性能指標(biāo)來估價(jià)材料的脆性斷裂抗力材料的脆性斷裂抗力：強(qiáng)度、塑性、韌性的合理配合，適當(dāng)考慮斷裂韌度http:/ 模具的服役特點(diǎn)是周期性的重復(fù)工作，盡管應(yīng)力較低，經(jīng)過相當(dāng)多周次的服役后，模具也會(huì)發(fā)生斷裂，這種斷裂稱為疲勞斷裂。2、材料抵抗疲勞斷裂失效的性能指標(biāo) 材料抵抗疲勞斷裂失效的性能指標(biāo)：疲勞極限彎曲疲勞極限拉壓疲勞極限沖擊疲勞極限熱疲勞極限條件腐蝕疲勞極限沖擊疲勞極限：沖擊能量高時(shí)取決于塑性，低

5、時(shí)取決于強(qiáng)度 ，錘鍛模介于上述兩種情況之間，要求材料具有強(qiáng)度和塑性的良好配合http:/ 材料抵抗表面磨損失效的抗力指標(biāo)耐磨耐性 材料抵抗表面腐蝕失效的抗力指標(biāo)耐腐蝕性耐氧化性 材料抵抗接觸疲勞失效的抗力指標(biāo)接觸疲勞強(qiáng)度抗咬合能力http:/ 由于各種模具的服役條件差別很大，模具材料的性能要求也不同。 如冷沖模具要求材料具有高的強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，高的硬度及耐磨性。 如熱作模具要求材料在工作溫度下保持高的強(qiáng)度和韌性、良好的抗蝕性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的熱疲勞抗力。 如塑料模具要求材料具有較高的硬度、耐磨性、良好的抗蝕性，一定的強(qiáng)度和韌性熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的熱疲勞抗力。http:/ 淬透性和淬硬度性返

6、回 氧化、脫碳敏感性http:/ 模具材料的選用原則根據(jù)成形件的批量大小、精度要求、加工溫度、尺寸、被加工材料的性質(zhì)等因素綜合考慮，合理地選擇模具材料的類別薄板沖裁模具材料選用示例http:/ （1）尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、輕負(fù)荷的冷作模具。例如。小沖頭，剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼制造。 (2)尺寸大、形狀復(fù)雜、輕負(fù)荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達(dá)40mm以上。 （3）尺寸大、形狀復(fù)雜重負(fù)荷的冷作模具。須采用中合金或高合金鋼。如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6

7、WV Cr4W2MoV等，另外也有選用高速鋼的 。4)受沖擊負(fù)荷刃口單薄的冷作模具。冷作模具加切邊樓、沖裁模等，使用時(shí)又受沖擊負(fù)荷作用則應(yīng)以要求高的沖擊韌性為主選用 6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。 http:/ 一般冷作模具材料,要求硬度為60HRC左右；熱作模具材料，要求硬度為4550HRC左右二、滿足材料的工藝性能要求三、滿足材料的經(jīng)濟(jì)性要求如用于制品形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量要求很高或有精細(xì)花紋圖案的塑料模具，要求具有良好的切削加工性能，宜于拋光，且有良好的光刻蝕性能模具的預(yù)期壽命是由其加工零件的批量來確定的，在生產(chǎn)批量很少時(shí)，滿足模具正常工作條件下，可選價(jià)格低廉便于加工的材料（

8、如鋅合金、鑄鐵等）；批量大時(shí)，則選用高性能、高質(zhì)量的材料以滿足對(duì)模具壽命的要求。http:/ 模具工作零件(凸模、凹模等)的選材返回http:/ 根據(jù)服役條件的不同，模具材料分類如下：模具冷作模具熱作模具塑料模其他模具模具材料冷作模具材料熱作模具材料塑料模材料其他模具材料 根據(jù)服役條件的不同，模具分類如下：2.6 模具材料的應(yīng)用及發(fā)展一、分類http:/ 由于各種模具的服役條件差別很大，所以從化學(xué)成分看，模具材料的范圍很廣，從一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高速工具鋼，直到滿足特殊模具要求的奧氏體無磁模具鋼、耐蝕模具鋼、馬氏體時(shí)效鋼、高溫合金、難熔合金、硬質(zhì)合金及一些專用的采用粉末冶

9、金工藝生產(chǎn)的高合金模具材料等。返回二、模具材料的應(yīng)用http:/ 冷作模具品種多、應(yīng)用范圍廣，其產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的30%40%。采用的模具材料很多，一般采用高碳過共析鋼和萊氏鋼體，如碳素工具鋼、低合金油淬冷作模具鋼、空淬冷作模具鋼、高碳高鉻型冷作模具鋼、高速鋼、低碳高速鋼和基體鋼及用粉末冶金工藝生產(chǎn)的高合金模具材料等。返回?zé)崂渥髂＞咪摕崂渥髂＞咪?冷作模具要求材料具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，一定的韌性和熱硬度性，良好的工藝性能。http:/ 主要用于制造對(duì)高溫狀態(tài)的金屬進(jìn)行熱成形的模具。如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱剪切模具等。這類鋼含碳量一般為0.3%0.5%，添加提高高溫性能的鎢、鉬

10、、鉻、釩等合金元素，又分為鍛造模塊用鋼、鉻鉬系熱作模具鋼、鉻鎢系熱作模具鋼、奧氏體型高溫?zé)嶙髂＞咪摰?。特殊要求的熱作模具有時(shí)采用高溫合金和難熔合金制造。 熱作模具要求材料具有良好的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、抗冷熱疲勞性能、抗氧化性和抗特殊介質(zhì)腐蝕的性能，良好的工藝性能。/wldb//dbj/塑料模具材料塑料模具材料 近40年來，隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，塑料已成為重要的工業(yè)原材料；因此，塑料制品成形用的模具需要量迅速增長(zhǎng)，不少工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家塑料模具的產(chǎn)值已經(jīng)超過冷作模具的產(chǎn)值，在模具制造業(yè)中居首位。由于不同類型的塑料制品對(duì)模具鋼的性能要求有差異，因此在不少國(guó)家已經(jīng)形成包括范圍很廣的專用塑料模具用鋼系列，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼，滲碳型塑料模具鋼，預(yù)硬型塑料模具鋼，時(shí)效硬化型、耐蝕型、易切削型、馬氏體時(shí)效型塑料模具鋼以及適應(yīng)低表面粗糙塑料制品模具用的鏡面拋光型塑料模具用鋼。返回 塑料模具要求材料具有高的韌性、耐磨性、耐腐蝕性能，良好的工藝性能。/dbwz/其他模具材料 玻璃模具材料：常用材料有鑄鐵、馬氏體不銹鋼、耐熱鋼等； 陶瓷模具材料：常用材料有碳素鋼如45鋼、合金鋼如40Cr、合金工具鋼(如C