鋼鐵材料工具鋼

鋼鐵材料工具鋼第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六7.4.1刃具鋼刃具鋼的工作條件及性能要求刃具：車、鉗、銑、刨、鉆、鋸等刃具鋼：制造用于切削加工零件的鋼材性能要求：高硬度、高耐磨性高溫穩(wěn)定性，紅硬性較好的韌性和淬透性快速切削摩擦摩擦生熱，溫度達500°C切削震動和沖擊工作條件：第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六紅硬性定義：材料在受熱條件下仍能保持足夠高的硬度和切削能力的特性紅硬性物理表征：以多次高溫回火（600°C）后的室溫硬度表示以保持一定硬度（HRC60）而能使用的最高回火溫度表示紅硬性物理本質：抗高溫回火的軟化能力，材料的回火抗力第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2.刃具鋼及其加工工藝刃具鋼碳素刃具鋼低合金刃具鋼高速鋼1）碳素刃具鋼：T8,T10,T12,T8A特點適用于手工工具，小尺寸低速刃具、模具。加工低硬度材料耐磨、加工性好價格便宜滿足一般工具工作條件紅硬性低（200°C），淬透性差說明T8鋼的預備熱處理和最終熱處理工藝第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2）低合金刃具鋼：合金元素（Cr,W,Mn..)含量不超過3~5%適用于優(yōu)質手工工具，較大尺寸普通刃具、模具。加工低硬度材料高硬度，耐磨、加工性好價格較便宜工具性能較碳素鋼的好特點紅硬性提高(~300°C)淬透性好以CrWMn鋼為例，說明合金元素含量及其作用第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六3）高速鋼高速鋼：用于高速切削以及大尺寸的工具材料性能特點：高硬度、耐磨性，高紅硬性，高淬透性成份特點：高碳含量，高合金含量，高冶金質量常用高速鋼：鎢系、鉬系、鎢鉬系第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六高速鋼的組成及作用高碳含量：0.7~1.65%W、MoCrV獲得高碳馬氏體形成足量碳化物回火穩(wěn)定性、紅硬性二次硬化效應溶入A,提高淬透性形成碳化物細化A提高耐磨性、紅硬性其它元素(Ti,Co,Al,B)主要是提高材料硬度和紅硬性第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六高速鋼的組織及熱處理原因高碳高合金含量目的消除碎化粗大共晶組織目的消除應力，調整性能~HB230，S+粒狀Carbide原因1250~1300°C充分A化，防止過熱過燒提高淬透性，穩(wěn)定M5）高溫淬火1）萊氏體鋼2）反復鍛造3）球化退火4）機械加工6）高溫回火多次回火，多級回火M隱+粒狀Carbide+A殘第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六高速鋼的組織及熱處理萊氏體鋼W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法熱處理改善。第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六W18Cr4V鋼的退火組織退火目的：降低硬度，便于切加工；為淬火作組織準備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六高速鋼的組織及熱處理原因高碳高合金含量目的消除碎化粗大共晶組織目的消除應力，調整性能~HB230，S+粒狀Carbide原因1250~1300°C充分A化，防止過熱過燒提高淬透性，穩(wěn)定M5）高溫淬火1）萊氏體鋼2）反復鍛造3）球化退火4）機械加工6）高溫回火多次回火，多級回火M隱+粒狀Carbide+A殘第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六淬火目的:獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高(>1200℃)。淬火后組織：

M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)W18Cr4V鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1—C相圖第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六高速鋼的組織及熱處理原因高碳高合金含量目的消除碎化粗大共晶組織目的消除應力，調整性能~HB230，S+粒狀Carbide原因1250~1300°C充分A化，防止過熱過燒提高淬透性，穩(wěn)定M5）高溫淬火1）萊氏體鋼2）反復鍛造3）球化退火4）機械加工6）高溫回火多次回火，多級回火M隱+粒狀Carbide+A殘第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六

的碳化物，產生二次硬化。②碳及合金元素含量下降，Ms點上升，回火冷卻時，A’轉變?yōu)镸。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。⑷回火目的：主要為減少A’。消除內應力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.回火時的組織變化：①析出W、Mo、V高速鋼硬度與回火溫度關系第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織使用狀態(tài)下組織

M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六常用鋼號及用途常用鋼號為W18Cr4V(18-4-1)和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。車刀銑刀高速鋼滾刀第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六6.4.2模具鋼1.冷作模具鋼1)工作條件和性能要求冷作模具：冷態(tài)下變形加工材料的模具。冷沖、冷軋、冷鐓、拉絲模等。工作條件：與刃具類似。但冷態(tài)加工材料，磨損面大；冷沖冷鐓模受到的沖擊大；模具對尺寸精度要求高。性能要求：與刃具鋼類似，1)高的硬度和耐磨性；2）足夠的強度和耐沖擊性（韌性）；3）尺寸穩(wěn)定性好；4）良好的工藝性能（淬透性、切削加工性等）。汽車沖壓模具第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六6.4.2模具鋼1）冷作模具鋼常規(guī)冷作模具：大部分刃具鋼都可以用來制作某些冷作模具。T8A,T12A,Cr2,9CrSi制作負荷不大，尺寸小和精度要求不高的模具。

缺點：淬透性差，熱處理變形大，耐磨不足，壽命短第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2）常用鋼種⑴小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具,可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。⑵截面、受力大的冷模具用Cr12型冷作模具鋼制造.①成分特點：高碳(1.4~2.3%C)；高鉻(11.5~13%Cr)合金元素作用：

Cr提高淬透性；

Mo、V提高耐磨性，細化晶粒。Cr12鋼冷沖壓件第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六②加工及熱處理：Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，需進行鍛造、退火,目的同高速鋼.③常用鋼號為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。最終熱處理為:淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織:M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)汽車外板冷沖模第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2.熱作模具鋼熱作模具：材料熱加工或熱成形的模具。熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱軋模等。制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種.曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2.熱作模具鋼1)熱作模具鋼的工作條件和性能要求工作條件：與刃具類似。但模具整體反復受熱和冷卻；熱態(tài)加工時摩擦沖擊多用大；模具尺寸精度要求高。性能要求：良好的綜合機械性能；表面耐磨性好，一定的紅硬性抗熱疲勞性能好淬透性高熱疲勞失效：由于模具服役時反復循環(huán)加熱和冷卻引起的熱應力以及表面氧化作用導致的材料破壞失效過程材料應保持常溫和高溫強韌性；抗氧化性；抗蠕變性能物理本質第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2）常規(guī)熱作模具鋼種：熱模鋼一般使用中碳調質鋼，但含有較多的合金化元素。例：5CrNiMo,5CrMnMo,3Cr2W8V熱鐓模凸緣模⑴熱鍛模鋼

5CrNiMo、5CrMnMo前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模.成分特點、合金元素作用及熱處理同調質鋼。使用狀態(tài)下的組織:S回第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2）常規(guī)熱作模具鋼種：熱模鋼一般使用中碳調質鋼，但含有較多的合金化元素。例：5CrNiMo,5CrMnMo,3Cr2W8V⑵壓鑄模鋼典型鋼號是3Cr2W8V,為過共析鋼.中碳(0.3~0.4%C),合金元素作用同高速鋼。W、Cr提高抗熱疲勞性能.淬火+回火后組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)型板壓鑄模第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六汽車四缸壓鑄模第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六足夠碳含量保證淬火回火后模具的硬度和韌性合金元素提高回火穩(wěn)定性、淬透性、耐磨性和熱疲勞性能第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六3.塑料模具用鋼1)塑料模具鋼的工作條件和性能要求塑料模具：用于對塑料材料進行成形加工的模具。包括熱固性塑料成形和熱塑性塑料成形模具。工作條件：有摩擦磨損，尤其對熱固性塑料加工。模具反復受熱和冷卻，冷熱循環(huán)；模具形狀復雜，尺寸精度要求高；塑料對模具的化學腐蝕作用。性能要求：足夠的強韌性表面耐磨抗腐蝕，表面硬度應在HRC45以上表面光潔度高，脫模性好。一般需進行表面改性處理熱處理變形小，以保證互換性和配合精度鋼材純凈雜質少，偏析小第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2）常用塑料模具及加工工藝小尺寸成形模具鋼（材料）：工業(yè)純鐵，低碳鋼10,15,20Cr中小尺寸形狀不復雜模具鋼：T7A,T10A,CrWMn,Cr12等；大尺寸復雜形狀模具用4Cr5MoSiV復雜精密成形模具鋼：18CrMnNi,12Cr2Ni4WA。下料鍛造正火粗加工滲碳淬火低溫回火鍍鉻裝配拋光拋光下料鍛造球化退火粗加工調質精加工鍍鉻裝配拋光拋光加工塑料具有強腐蝕性時：馬氏體不銹鋼1Cr13,2Cr13。第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六6.4.3量具用鋼量具鋼：用于制造度量工件尺寸的工具材料,如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六6.4.3量具用鋼工作條件:保證長期存放和使用中尺寸不變，形狀不變存放使用時不磨損、不腐蝕漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六6.4.3量具用鋼2.性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。⑴高硬度和耐磨性。⑵高的尺寸穩(wěn)定性。⑶足夠的韌性。第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六3.量具用鋼⑴低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火⑵碳素工具鋼、低合金工具鋼

兩者用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。⑶滾動軸承鋼、冷作模具鋼。用于制造精密量具.⑷不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質的量具。量塊電子卡尺第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六3.量具鋼的熱處理特點⑴淬火前預備熱處理采用球化退火或調質處理。⑵下限溫度淬火及冷處理。目的是減少A’。⑶長時間低溫時效，以消除內應力，降低馬氏體的正方度。量規(guī)第三十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六GCr15冶煉質量好，淬透性好，尺寸穩(wěn)定性及耐磨性好，有優(yōu)秀的量具材料。其加工工藝與軸承鋼類似：鍛造正火球化退火淬火冷處理（-60~-80°C）低溫回火機加工成型磨削去應力回火涂油保存第三十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六8.5.3硬質合金現(xiàn)代高效率加工工具材料的性能要求高速切削高效加工成型高速鋼不能滿足要求極高耐磨性高紅硬性高使用壽命硬質合金：用粉末冶金方法制成原料粉末充分均勻混合加壓成形加熱燒結極細金屬或金屬與非金屬