《模具鋼概述》PPT課件.ppt

1、,1 模具鋼分類 2 模具鋼國外發(fā)展概況 3 模具鋼國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀 4 我國模具鋼展望,（四）模具鋼概述,在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%一80%的零部件都要依靠模具成形(型)。 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能替代的。,模具鋼重要性,主要有三大類：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼 一、冷作模具鋼 主要用于制造在冷狀態(tài)（室溫）條件下進行壓制成形的模具。 1、高碳低合金冷作模具鋼9SiCr、9CrWMn、CrWMn、Cr2、9Cr2Mo、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、Cr2Mn2SiWM

2、oV2、抗磨損冷作模具鋼6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、7Cr7Mo3V2Si、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr12（D3）、Cr12MoV、Cr12W、Cr12Mo1V1（D2）3、抗沖擊冷作模具鋼4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si4、冷作模具碳素工具鋼T7、T8、T9、T10、T11、T125、冷作模具用高速鋼W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V、W9Mo3Cr4V6、無磁模具用鋼7Mn15Cr2Ae3V2Wmo、1Cr18Ni9Ti,1 模具鋼分類,二、熱作模具鋼所謂熱作模具是指對加熱至再結(jié)晶溫度以上的金屬或合金進行

3、塑性變形的和對液態(tài)的有色金屬壓制成型制造零部件的模具。 1、低耐熱性熱作模具鋼5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi2、中耐熱性熱作模具鋼4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1 （美國H13） 、4Cr5W2VSi、8Cr33、高耐熱性熱作模具鋼3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2VSi、5Cr4Mo3SiMnVAe、5Cr4W5Mo2V、6Cr4Mo3Ni2WV,1模具鋼分類,三、塑料模具鋼據(jù)估計我國塑料模具用鋼量占全部模具用鋼量的50%以上。 1、碳素塑料模具鋼SM45、SM50、SM552、預硬化型塑料模具鋼3Cr2Mo（美國P

4、20）、3Cr2NiMnMo（瑞典718）、 40Cr、42CrMo、 10Ni3MnCuAI （日本NAK80）、5CrNiMnMoVSCa、30CrMnSiNi2A3、滲碳型塑料模具鋼20Cr、12CrNi3A4、時效硬化型塑料模具鋼 06Ni6CrMoVTiAl 、10Ni3MnCuAlMoS 5、耐腐蝕型塑料模具鋼2Cr13、4Cr13、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2 以上（紅字）鋼種占有模具鋼生產(chǎn)60%,1 模具鋼分類,1、塑料模具鋼高速發(fā)展并系列化 塑料模具鋼根據(jù)其性能和使用條件可分為： （1）小尺寸模具用中碳調(diào)質(zhì)鋼； （2）大中型模具用預硬型中碳低

5、合金模具鋼； （3）為改進切削性能的含硫、鉛預硬化易切削模具鋼； （4）時效鋼和馬氏體時效鋼。用于制造復雜、精密、高鏡面模具，模具在固溶態(tài)加工，時效后使用，該鋼具有高強度、高韌性、高硬度、熱處理變形小等特點。 （5）高淬透性的冷作或熱作模具鋼。用以制造整體淬火的高硬度模具或成形復合強化塑料的模具。 （6）滲碳型塑料模具鋼（低碳合金鋼）； （7）耐蝕塑料模具鋼（含不銹鋼），耐聚氯、聚氟乙烯腐蝕。 （8）鏡面拋光模具鋼（超高純度鋼），制造鏡片、鏡頭等透明塑料制品。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,2、研制出先進的冷、熱作模具鋼 目前世界上通用的冷作模具鋼可分三類（美國ASTMA681標準）： （1）低合金

6、冷作模具鋼，以O(shè)1（9CrWMnV）為代表； （2）中合金冷作模具鋼，以A2（Cr5MoV）為代表; （3）高合金冷作模具鋼，以D2（Cr12Mo1V1）為代表。 還研制了以下幾種新型冷作模具鋼： （a）高韌性、高耐磨性冷作模具鋼。有些冷作模具如冷鐓模具、厚板沖剪模具對模具材料既要求有良好的耐磨性，又要求較高的韌性，通用型冷作模具鋼不能滿足需要，為此，美國、日本等在20世紀70-80年代開發(fā)出一批高韌性、高耐磨性冷作模具鋼，如美國的Vasco Die（8Cr8Mo2V2Si）、Vasco Wear（Cr8Mo2VWSi）。日本的QCM-8（8Cr8Mo2SiV）、DC53（Cr8Mo2SiV）

7、、TCD（Cr8V2MoTi）等，該類鋼碳化物細小、彌散，抗彎強度、斷裂韌性、耐磨性、可切削性、可磨削性高，抗回火穩(wěn)定性高，熱處理變形小，有可能發(fā)展成為一種通用型冷作模具鋼。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,(2、研制出先進的冷、熱作模具鋼)續(xù) 新型冷作模具鋼 （b）火焰淬火冷作模具鋼。為簡化工藝、縮短模具制造周期，發(fā)展了一些適應(yīng)火焰淬火要求的專用鋼號，如日本的SX105（7CrMnSiMoV），SX5（Cr8MoV）等，其特點是淬火溫度范圍寬，淬透性較高，以適應(yīng)火焰局部加熱空冷淬火的要求，廣泛用于汽車制造業(yè)。 （c）粉末冶金冷作模具鋼。用粉末冶金方法生產(chǎn)，在制粉過程中由于鋼水霧化后迅速凝固，形成非常

8、細小、彌散的碳化物，可顯著改善鋼的韌性和可磨削性。粉末冶金方法可生產(chǎn)常規(guī)工藝難以生產(chǎn)的超高碳、高合金（尤其是高釩含量）、高耐磨性的模具鋼和鋼基碳化鈦，如德國的X320CrVMo135，碳含量超過3%，含釩量超5%，細小、彌散分布的碳化物面積達50%，制造特種陶瓷模具的壽命高于硬質(zhì)合金模具。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,(2、研制出先進的冷、熱作模具鋼)續(xù) 熱作模具鋼 用量最大的為三類通用型熱作模具鋼，即低合金熱作模具鋼，代表性鋼號為5CrNiMo和5CrMnMo；中合金熱作模具鋼，代表性鋼號為H13（4Cr5MoSiV1）、H11（4C5rMoSiV）、H12（4Cr5MoWSiV）、H10（4C

9、r3Mo3SiV）；高合金熱作模具鋼，應(yīng)用最廣的鋼號為H21（3Cr2W8V）。為適應(yīng)一些熱作模具的特殊要求，研制了一些新型高性能熱作模具鋼，主要有以下幾種： （a）基體鋼?；w鋼的化學成分相當于淬火后的高速鋼基體組織的成分，所以淬火后殘留的共晶碳化物數(shù)量很少，回火后碳化物細小，彌散分布，鋼的強韌性和熱疲勞性能好，如美國的Vasco MA。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,(2、研制出先進的冷、熱作模具鋼)續(xù) 熱作模具鋼 （b）低碳高速鋼。低碳高速鋼是通過將高速鋼的碳含量降至0.3%0.6%而得到，這樣可以減少其共晶碳化物的數(shù)量，既保持較高的紅硬性，又改善鋼的韌性和熱疲勞性能，如美國的H25、H26、

10、H43。 （c）高溫熱作模具鋼。對于馬氏體為基體的熱作模具鋼，當工溫度超過700時，其高溫強度急劇下降，使模具磨損、變形而早期失效，國內(nèi)外相繼開發(fā)了以奧氏體為基體組織的CrMn系和CrMnNi系熱作模具鋼，加入釩、鎢、鉬等合元素，通過時效硬化提高鋼的強度、硬度和耐磨性，以適應(yīng)工作溫度為700800熱作模具的要求；但是這類鋼的導熱性差、線（膨）脹系數(shù)大、熱疲勞性差，不宜制作激冷激熱條件下工作的高溫模具，如日本的5Mn15Cr10V2、5Mn15NiCr8Mo2V等。,2模具鋼國外發(fā)展概況,(2、研制出先進的冷、熱作模具鋼)續(xù) 熱作模具鋼 （b）低碳高速鋼。低碳高速鋼是通過將高速鋼的碳含量降至0.

11、3%0.6%而得到，這樣可以減少其共晶碳化物的數(shù)量，既保持較高的紅硬性，又改善鋼的韌性和熱疲勞性能，如美國的H25、H26、H43。 （c）高溫熱作模具鋼。對于馬氏體為基體的熱作模具鋼，當工溫度超過700時，其高溫強度急劇下降，使模具磨損、變形而早期失效，國內(nèi)外相繼開發(fā)了以奧氏體為基體組織的CrMn系和CrMnNi系熱作模具鋼，加入釩、鎢、鉬等合元素，通過時效硬化提高鋼的強度、硬度和耐磨性，以適應(yīng)工作溫度為700800熱作模具的要求；但是這類鋼的導熱性差、線（膨）脹系數(shù)大、熱疲勞性差，不宜制作激冷激熱條件下工作的高溫模具，如日本的5Mn15Cr10V2、5Mn15NiCr8Mo2V等。,2 模

12、具鋼國外發(fā)展概況,(2、研制出先進的冷、熱作模具鋼)續(xù) 熱作模具鋼 （d）高溫耐蝕模具鋼。為了改善模具在高溫下抗液態(tài)金屬及其他介質(zhì)的沖蝕和抗高溫氧化能力，針對壓鑄模具和壓制玻璃制品的模具，發(fā)展了高溫耐蝕模具鋼，如日本三菱制鋼公司開發(fā)的用于制造玻璃成形模具的3Cr13MoV鋼等。 （e）高淬透性熱作模具鋼。為了適應(yīng)特大型鍛模模塊用鋼的需要，在5CrNiMoV鋼的基礎(chǔ)上增加Ni、Cr、Mo等合金元素的含量，改善鋼的淬透性，熱強性和韌性，如ISO4975標準中40NiCrMoV4（4Ni4Cr2MoV)，法國NF-35-590標準中的40NCD16（4Ni4Cr2Mo）等。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,

13、(2、研制出先進的冷、熱作模具鋼)續(xù) 熱作模具鋼 （f）中合金高強韌性熱作模具鋼。這類鋼能夠比較合理地使用合金元素，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，因此近幾年發(fā)展較快。如在H13鋼的基礎(chǔ)上降低鉻含量、提高釩含量，發(fā)展以MC型碳化物為主要強化相的鋼種，代表性的鋼號如瑞典的QRO80，QRO90M。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,3、模具鋼品種規(guī)格多樣化，產(chǎn)品精料化、制品化 品種規(guī)格多樣化 相當部分的模具，如塑料模具、冷沖模、下料模、剪切模、壓鑄模等大部分是由幾塊扁平形部件組裝而成的，所以國外合金工具鋼鋼材產(chǎn)量中扁鋼和厚板占較大的份額。如日本，1990年以來，合金工具鋼熱軋鋼的扁鋼和板帶產(chǎn)量占總產(chǎn)量的40%以上。

14、美國ASTM A681合金工具鋼標準中對鍛造扁鋼、熱軋扁鋼、熱軋板材、冷拉扁鋼的技術(shù)條件都分別做了詳細的規(guī)定。 精料化 國外模具鋼已日趨精料化，由鋼廠直接提供不同要求的經(jīng)過機械加工的高尺寸精度、無脫碳層的精料。國外有些主要的模具鋼生產(chǎn)廠的模具鋼精料的比例已占60% 左右。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,3、模具鋼品種規(guī)格多樣化，產(chǎn)品精料化、制品化 制品化 由冶金廠供應(yīng)經(jīng)過淬回火和精加工的模板、模塊等制品，模具廠可以直接采購標準模塊，只對模具的型腔或刃部進行精加工后即可與標準模架配套組裝后交貨。由于模具成形后不需要再進行最終熱處理就可以直接使用，這樣即保證模具的使用性能，又可以避免由于熱處理而引起的模

15、具變形、氧化、脫碳、開裂等質(zhì)量問題。該類制品適宜制造形狀復雜、大型、精密、長壽命的塑料模具，深受模具制造行業(yè)的歡迎。,2模具鋼國外發(fā)展概況,3、模具材料性能高級化 高純凈度模具鋼 鋼的純凈度提高到一定水平，不但可以高純凈度模具鋼改進鋼的原有性能，而且可以賦予鋼新的性能，日本大同特殊鋼公司把SKD61鋼中硫、磷含量從0.03%降到0.01%從以下，沖擊韌性提高一倍以上。 等向性模具鋼 模具大部分是多向受力，因此提高模具鋼的等向性，改善鋼的橫向韌性和塑性，使其與縱向性能接近，就可以大幅度提高模具的使用壽命。 生產(chǎn)高性能模具鋼必須采用新工藝、新技術(shù)和新裝備。,2 模具鋼國外發(fā)展概況,隨著模具工業(yè)的發(fā)

16、展，從仿制到自行開發(fā)，我國模具鋼產(chǎn)量已躍居世界前列。絕大部分國外的標準鋼號和在科研試制中的模具鋼號，我國基本上均開展生產(chǎn)和研制工作。我國又自行開發(fā)了一些新型模具材料，經(jīng)過幾次鋼種整頓的標準修訂，在GB/T1299一2000(合金工具鋼)標準中包含了37個鋼種。基本上形成了我國特色的模具鋼系列。,3 模具鋼國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀,年,產(chǎn)值（ 億元）,與工業(yè)發(fā)達國家相比，存在差距： （一）鋼種系列與產(chǎn)品結(jié)構(gòu) （1）鋼種系列有待進一步完善 如用量很大的塑料模具鋼，在GB/T1299-2000中只納入了3Cr2Mo(相當于美國鋼號P20)和3Cr2NiMnMo（相當于瑞典ASSAB 718）兩個鋼號，顯然不能滿

17、足各種不同類型的塑料模具的要求。此外，陶瓷、玻璃、耐火磚等非金屬制品成形模具也有待于發(fā)展先進的模具鋼。 （2）鋼種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的選擇不合理 如塑料模具產(chǎn)量很大，但目前90% 左右的塑料模具均采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，模具的使用壽命短，質(zhì)量差。 冷作模具鋼的鋼號系列比較完整，但目前占產(chǎn)量70%左右是Cr12、Cr12MoV、CrWMn三個鋼號。世界上用量較大、綜合性能較好的A2（Cr5Mo1V）鋼，雖然已納入國家標準，產(chǎn)量很少，高耐磨的D2（Cr12Mo1V1）鋼，用量也不高。 熱作模具鋼的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要好一些，通過10余年的大力推廣，世界上應(yīng)用最廣、綜合性能較好的中合金鉻鉬系熱作模具鋼4CrMoSiV1(H

18、13)的產(chǎn)量已居國產(chǎn)模具鋼的首位。,3 模具鋼國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀,（二）鋼材品種 在我國模具鋼生產(chǎn)中，有相當一部分中大型鍛造模塊已經(jīng)采用快鍛水壓機多向鍛造，用大型帶鋸鋸切成型，冶煉采用爐外精煉和真空脫氣工藝，產(chǎn)品質(zhì)量可以與國外進口模塊相媲美。大型棒材也已部分采用精鍛機或大型軋機生產(chǎn)，尺寸精度較好。但是鋼材的品種單一，90%左右是黑皮圓棒材，精料和制品的比例很低。國內(nèi)中小型模塊，都是由模具制造廠將圓鋼鋸切改鍛成扁鋼或模塊，由于采用自由鍛錘改鍛，加工余量大，材料利用率低，嚴重地影響模具的制造周期。,3 模具鋼國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀,（三）生產(chǎn)工藝和裝備 為了提高模具鋼的質(zhì)量，國內(nèi)陸續(xù)推廣了爐外精煉、電渣重熔、快鍛

19、、精鍛、可控氣氛熱處理等新工藝技術(shù)，采用新技術(shù)生產(chǎn)的模具鋼產(chǎn)品質(zhì)量可以與國外實物質(zhì)量水平相當。在一些鋼廠相應(yīng)地建成了一批先進的工藝裝備（鍛后或軋后熱處理），在建的模具鋼扁鋼和厚板生產(chǎn)線，投產(chǎn)以后對改善我國模具鋼的品種、規(guī)格起到了比較大的作用。 但由于發(fā)展歷史短，很多方面處于初創(chuàng)階段，還需要一定的時間進行配套、掌握、適應(yīng)和完善。特別是后步工序和質(zhì)量檢驗手段落后，缺乏深度加工設(shè)備和在線質(zhì)量檢測設(shè)備，在不少工廠中仍然采用20世紀50年代水平的工藝裝備進行生產(chǎn)。所以總體而言，在生產(chǎn)效率，產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，特別是尺寸精度和表面質(zhì)量方面，與國外產(chǎn)品比較尚存在一定的差距。,3 模具鋼國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀,（四）專業(yè)化生產(chǎn) 我國模具鋼分散在多個特殊鋼廠生產(chǎn)，生產(chǎn)分散，先進的生產(chǎn)設(shè)備不配套，影響國產(chǎn)模具鋼