《工程材料学》课件：Chapter 6Tool steels.ppt

1、Chapter 6 Tool steelsEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU2ContentsvIntroductionv刃具用钢 (Cutting tool steel)v模具用钢 (Abrasive tool steel)v量具用钢 (Gauge steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU3is used to manufacture a variety of processing tools.l Cutting tool steel, m

2、old steel，gage steell Carbon tool steel, alloy tool steel, high speed steelPerformance requirements: Performance requirements: high hardness and wear resistance.high hardness and wear resistance.Cutting tool steel: red hardness and a certain strength and toughness;Cold mold steel: high strength and

3、a certain toughness;Hot die steel: high toughness, thermal fatigue resistance;Gage steel: high dimensional stability.1 IntroductionEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU4Chemical composition： high hardness and wear resistance.v %C=0.65-1.55%，保证淬火后获得，保证淬火后获得高碳马氏体高碳马氏体，得到高，得到高硬度，还可以形成高

4、硬度高耐磨性的碳化物硬度，还可以形成高硬度高耐磨性的碳化物v 合金元素：碳化物元素合金元素：碳化物元素Cr、W、Mo、V，高硬度高耐磨性；高硬度高耐磨性；Mn/Si，增加淬透性增加淬透性,减少热处理变形减少热处理变形,增加回火稳定性增加回火稳定性.v 对于切削速度高的刃具对于切削速度高的刃具,常加入常加入W、Mo、V、Co,提高钢的提高钢的红硬性红硬性v S、P含量控制在含量控制在0.02-0.03%以下，属于优质钢或高优质以下，属于优质钢或高优质钢。钢。1 IntroductionEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU5H

5、eat treatment：v spheroidizing annealing+ cutting + quenching + low or high temperature temperingMicrostructure： spheroidizing annealing ：F+细小均匀粒状碳化物；细小均匀粒状碳化物； quenching ：高碳高碳M+细小均匀粒状碳化物细小均匀粒状碳化物+A淬火加热时应在盐浴炉或保护气氛下进行加热，避免产生淬火加热时应在盐浴炉或保护气氛下进行加热，避免产生氧化脱碳。氧化脱碳。淬火后要及时回火淬火后要及时回火。1 IntroductionEngineering

6、Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU62 刃具用钢(Cutting tool steel)用来制造各种切削加工工具的钢种。用来制造各种切削加工工具的钢种。(车刀、铣刀、车刀、铣刀、刨刀、钻头、丝锥等刨刀、钻头、丝锥等)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU72 刃具用钢(Cutting tool steel)2.1 Working conditions and performance requirements （1） Working conditions ： Bending,

7、torsion, shear stress and shock, vibration； Friction role high temperatureFailure forms: deformation, wear, chipping崩刃崩刃, broken Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU82.1 Working conditions and performance requirements（2） performance requirements high hardness （高于被切削材料的硬度（高于被切削材料的硬度

8、, HRC60) （组织：（组织：高碳马氏体高碳马氏体为基体组织）为基体组织） high wear resistance （刀具的刃部和金属毛坯存在摩擦；（刀具的刃部和金属毛坯存在摩擦；弥散碳化物弥散碳化物组织）组织） Adequate toughness and ductility（承受冲击、振动等作用，（承受冲击、振动等作用，防止崩刀和折断）防止崩刀和折断） High red hardness 指钢在受热情况下，保持足够高的硬度和切削能力指钢在受热情况下，保持足够高的硬度和切削能力2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of

9、 Manuf. Sci. & Engr., SCU9（1）Carbon cutting tool steel：淬透性低、红硬性差、耐磨性不足淬透性低、红硬性差、耐磨性不足（2） Alloy cutting tool steel淬透性好淬透性好、耐磨性高；耐磨性高；红硬性稍差红硬性稍差（3） high speed steel淬透性好淬透性好、耐磨性高、红硬性高耐磨性高、红硬性高2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & E

10、ngr., SCU10（1）碳素刃具钢（表）碳素刃具钢（表4.1） T8、T10v C含量含量：0.65-1.35%，高碳钢，高碳钢v 热处理热处理：球化退火：球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火 亚共析钢：完全淬火，细针状亚共析钢：完全淬火，细针状M 过共析钢：不完全淬火，隐晶过共析钢：不完全淬火，隐晶M + 未溶碳化物未溶碳化物注意：选用强淬火介质冷却；淬火前球化退火过程，会注意：选用强淬火介质冷却；淬火前球化退火过程，会有石墨析出，使钢脆化；有石墨析出，使钢脆化； 加热过程会氧化脱碳，一般在加热过程会氧化脱碳，一般在盐浴炉或保护气氛下加热。盐浴炉或保护气氛下加热。2.2 Classifi

11、cation of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU11（1）碳素刃具钢（表）碳素刃具钢（表4.1） T8、T10两个缺点、一个不足：两个缺点、一个不足： 淬透性低、红硬性差、耐磨性不足淬透性低、红硬性差、耐磨性不足因此，只能用来制造因此，只能用来制造切削量小、切削速度低的小型刃具切削量小、切削速度低的小型刃具，常用来，常用来加工硬度比较低的软金属或非金属材料。加工硬度比较低的软金属或非金属材料。在常温下使用的凿子、冲头、剪刀、木工

12、工具、刨刀、拉丝模等在常温下使用的凿子、冲头、剪刀、木工工具、刨刀、拉丝模等2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU12（2）合金刃具钢（表）合金刃具钢（表4.2）CrWMn、9SiCr解决了一个缺点和一个不足，但仍然是解决了一个缺点和一个不足，但仍然是红硬性不够高红硬性不够高v 化学组成：化学组成：C%：0.75-1.5%；合金元素；合金元素Cr、Mn、W、V、Si5%（低合金刃具钢）（低合金刃

13、具钢） Cr、Mn、Si提高钢的淬透性、强化马氏体基体，提高回提高钢的淬透性、强化马氏体基体，提高回火稳定性；火稳定性； Cr、W、V细化晶粒；细化晶粒； Cr、Mn形成合金渗碳体，更耐磨形成合金渗碳体，更耐磨2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU13（2）合金刃具钢（表）合金刃具钢（表4.2）v热处理：热处理：球化退火球化退火+切削加工切削加工+淬火淬火+低温回火低温回火 为过共析钢，不完全淬

14、火温度为过共析钢，不完全淬火温度一般为一般为Ac1+3050加热温度低，加热温度低，A晶粒不易长大。晶粒不易长大。 加热到双相区，有未溶的碳化物，淬火后组织细小，有加热到双相区，有未溶的碳化物，淬火后组织细小，有高的硬度和耐磨性。高的硬度和耐磨性。 合金刃具钢导热性差，要在合金刃具钢导热性差，要在600-650预热再淬火加热。预热再淬火加热。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU14（2）合金刃

15、具钢（表）合金刃具钢（表4.2）v性能特点：性能特点： 淬透性好淬透性好，可在油中进行，热处理变形和开裂倾向小；，可在油中进行，热处理变形和开裂倾向小； 耐磨性高和红硬性较高耐磨性高和红硬性较高； 合金元素提高钢的临界点，淬火温度较高，合金元素提高钢的临界点，淬火温度较高，脱碳增加。脱碳增加。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU15（2）合金刃具钢（表）合金刃具钢（表4.2）v主要应用主要应用

16、 截面尺寸较大且形状复杂的刃具；截面尺寸较大且形状复杂的刃具； 精密的刃具；精密的刃具； 切削刃在心部的刃具，要求钢的组织均匀性好；切削刃在心部的刃具，要求钢的组织均匀性好； 切削速度较大的刃具。切削速度较大的刃具。常用于常用于丝锥、板牙、绞刀、载荷较小的冷冲模丝锥、板牙、绞刀、载荷较小的冷冲模等等2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU16（2）合金刃具钢（表）合金刃具钢（表4.2）小结：小结：

17、解决了解决了淬透性低、耐磨性差淬透性低、耐磨性差的不足，但仍然是的不足，但仍然是红硬度性不红硬度性不够高，限制了切削速度的增加够高，限制了切削速度的增加。v 增加合金元素含量，改变增加合金元素含量，改变红硬性红硬性，使刃具能在高速切，使刃具能在高速切削时温度升高至削时温度升高至600的条件下仍能保持近的条件下仍能保持近60HRC的的高硬度高硬度 高速钢的发展高速钢的发展2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr

18、., SCU17（3）高速钢）高速钢高碳且含有大量高碳且含有大量W, Mo, Cr, V, Co等合金元素的合金等合金元素的合金工具钢。工具钢。（风钢、锋钢）（风钢、锋钢）特点特点：彻底解决了两个缺点和一个不足；：彻底解决了两个缺点和一个不足； 红硬性突出红硬性突出（600可达可达HRC60以上），较高温度以上），较高温度下保持高速切削能力和高耐磨性；下保持高速切削能力和高耐磨性； 足够的强度足够的强度和适当的塑性和韧性；和适当的塑性和韧性； 高的淬透性高的淬透性2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)

19、Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU18（3）高速钢）高速钢v化学成分化学成分高碳高合金钢高碳高合金钢 C%：0.7-1.65%,高碳钢高碳钢 合金元素合金元素W、Mo、Cr、V、CoW：0-22%；Mo：0-10%；Cr：4%；V：1-5%；Co：0-12% 其他元素：其他元素：Al、Nb、Ti、Si等，等，2%如：如：9W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materi

20、als Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU19（3）高速钢）高速钢v化学成分化学成分高碳高合金钢高碳高合金钢C的作用：的作用：v 淬火加热时溶入基体中，提高基体淬火加热时溶入基体中，提高基体C%，获得，获得高碳马高碳马氏体氏体，提高硬度；，提高硬度；v 与合金元素作用形成与合金元素作用形成合金碳化物合金碳化物，提高硬度、耐磨性，提高硬度、耐磨性及红硬性及红硬性2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. S

21、ci. & Engr., SCU20（3）高速钢）高速钢v化学成分化学成分高碳高合金钢高碳高合金钢合金元素的作用合金元素的作用提高红硬性提高红硬性目的：目的：要造成在多次高温要造成在多次高温(500-600)短时使用条件下，提短时使用条件下，提供稳定的高硬度的组织结构。供稳定的高硬度的组织结构。v 加入合金元素形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长加入合金元素形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的大的碳化物碳化物，产生，产生“二次硬化二次硬化” ；v 要求有一定数量合金元素溶入基体中起要求有一定数量合金元素溶入基体中起固溶强化作用固溶强化作用，使，使基体有一定热强性。基体有一定热强性。2.

22、2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU21（3）高速钢）高速钢v化学成分化学成分高碳高合金钢高碳高合金钢合金元素的作用合金元素的作用提高红硬性提高红硬性加入元素：加入元素：大量碳化物元素大量碳化物元素W、Mo、Cr、V所形成的弥散相：所形成的弥散相：M2C(W2C、Mo2C)、MC(VC)、M23C6(Cr23C6)型碳化物型碳化物高硬度高硬度2.2 Classification of Cuttin

23、g tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU22（3）高速钢）高速钢v化学成分化学成分合金元素的作用合金元素的作用提高红硬性提高红硬性Cr：提高钢的提高钢的淬透性与耐磨性淬透性与耐磨性；切削过程；切削过程抗氧化抗氧化作用（形作用（形成氧化膜，减少粘刀现象），增加耐磨性和切削性能；成氧化膜，减少粘刀现象），增加耐磨性和切削性能；Co：固溶到固溶到F中；可使淬火温度升高，使中；可使淬火温度升高，使A中溶解中溶解W、Mo、V等，强化基体；细化碳化物，提高钢的二次

24、硬化能力；等，强化基体；细化碳化物，提高钢的二次硬化能力；可形成可形成CoW金属间化合物，弥散强化。金属间化合物，弥散强化。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU23（3）高速钢）高速钢v铸态组织及压铸态组织及压力加工力加工铸态组织：莱氏体钢铸态组织：莱氏体钢莱氏体莱氏体+黑色组织黑色组织共析体共析体+马氏体马氏体+残余奥氏体残余奥氏体2.2 Classification of Cutting

25、tool steel高速钢铸态组织高速钢铸态组织莱氏体（碳化物莱氏体（碳化物呈鱼骨状分布）呈鱼骨状分布）T或或SM+A2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU243、高速钢、高速钢铸态组织及压力加工：铸态组织及压力加工：碳化物不均匀性（达碳化物不均匀性（达18-27%）v 力学性能呈各向异性，降低强度、韧性、塑性和红硬性及磨力学性能呈各向异性，降低强度、韧性、塑性和红硬性及磨损性能损性能、崩刃、崩刃v 加热过程碳化物溶解不均匀，使淬火加热过程碳化物溶解不均匀，使淬火M、A、C

26、、合金元素不、合金元素不均，降低硬度和红硬性均，降低硬度和红硬性v 在淬火加热时晶粒大小不均，易于产生过热甚至过烧；在淬火加热时晶粒大小不均，易于产生过热甚至过烧；v A形成不均匀，产生大的应力集中，引起工具变形，易产生形成不均匀，产生大的应力集中，引起工具变形，易产生裂纹或开裂；裂纹或开裂；2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU253、高速钢、高速钢铸态组织及压力加工：铸态组织及压力加工：碳化

27、物不均匀性碳化物不均匀性措施：措施： 液体金属中加入液体金属中加入Zr、Nb、Ti、Ce等变质剂，细化共晶碳等变质剂，细化共晶碳化物；化物； 结晶过程中，加超声震荡或电磁搅拌，采用连续铸造，冷结晶过程中，加超声震荡或电磁搅拌，采用连续铸造，冷却迅速碳化物析出时间短，形成很细的组织；却迅速碳化物析出时间短，形成很细的组织； 反复锻造打碎碳化物，使其分布均匀反复锻造打碎碳化物，使其分布均匀2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci

28、. & Engr., SCU263、高速钢、高速钢（3）热处理：）热处理：球化退火球化退火+切削加工切削加工+淬火淬火+高温回火高温回火2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU273、高速钢、高速钢（3）热处理）热处理球化退火球化退火+淬火淬火+高温回火高温回火v球化退火：球化退火：降低硬度以利于切削加工降低硬度以利于切削加工 组织：索氏体组织：索氏体基体上分布均匀、细小、粒状基体上分布均匀、细小

29、、粒状碳化物（碳化物（M6C、M23C6、MC型型），获得，获得球状球状珠光体珠光体组织。组织。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU283、高速钢、高速钢（3）热处理）热处理球化退火球化退火+淬火淬火+高温回火高温回火v最终热处理：两次预热最终热处理：两次预热+高温淬火高温淬火+三次高温三次高温回火回火2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢

30、(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU293、高速钢、高速钢（3）热处理）热处理预热预热:v 钢中含合金元素钢中含合金元素,导导热性差热性差,避免加热变避免加热变形和开裂形和开裂.v 预热后，淬火时间预热后，淬火时间可以缩短，减少氧可以缩短，减少氧化脱碳及过热。化脱碳及过热。2.2 Classification of Cutting tool steel烘干促使S-A2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manu

31、f. Sci. & Engr., SCU303、高速钢、高速钢（3）热处理）热处理淬火：淬火：合金元素含量高合金元素含量高加热加热温度高，使大量难溶碳化物温度高，使大量难溶碳化物溶解到奥氏体中溶解到奥氏体中淬火后淬火后M中合金元素含量高中合金元素含量高具有高具有高的红硬性。的红硬性。淬火温度越高越好？淬火温度越高越好？2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU313、高速钢、高速钢（3）热处理）热处

32、理淬火：淬火：通常采用油淬。对形状复杂、细长杆状或薄片状通常采用油淬。对形状复杂、细长杆状或薄片状零件采用零件采用分级淬火和等温淬火分级淬火和等温淬火。v分级淬火：分级淬火：使残余使残余A增加增加20-30%，使工件变形、开，使工件变形、开裂倾向减小，强度、韧性提高；裂倾向减小，强度、韧性提高； 组织组织：M+碳化物碳化物+残余残余Av等温淬火：等温淬火：进一步减小工件变形，提高韧性。进一步减小工件变形，提高韧性。 组织：组织： M+碳化物碳化物+残余残余A+下贝氏体下贝氏体2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool

33、steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU323、高速钢、高速钢（3）热处理）热处理如如W18Cr4V钢，钢，淬火组织：淬火组织：M(60-65%)+残余残余A(25-30%)+未溶碳化物未溶碳化物(10%)回火回火: 消除淬火应力、稳定组织、减少残余奥氏体。消除淬火应力、稳定组织、减少残余奥氏体。马氏体和残余奥氏体转变，过剩碳化物不发生变化。马氏体和残余奥氏体转变，过剩碳化物不发生变化。三次三次560高温回火。高温回火。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(C

34、utting tool steel)331h560空空冷冷AM560空空冷冷1h560空空冷冷1h25%30%A5%A 1%2%A 10%A 时间时间温度温度每次回火后要冷却到室温后在进行下次回火每次回火后要冷却到室温后在进行下次回火Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU343、高速钢、高速钢热处理热处理第一次回火：第一次回火：产生产生二次硬化二次硬化现象现象(M中析出弥散分布碳化物中析出弥散分布碳化物)，二次淬火二次淬火（残余（残余AM）。）。P76v 在在150-250，析出析出碳化物，硬度碳化物，硬度，强塑性，强塑性；

35、v 在在250-400 ，析出渗碳体型碳化物，并沿晶界发生不均匀析出渗碳体型碳化物，并沿晶界发生不均匀聚集，硬度聚集，硬度；v 在在400-500 ，析出细小分散型析出细小分散型Cr23C6碳化物，硬度碳化物，硬度；v 在在500-600 ， M析出弥散分布的析出弥散分布的W、Mo、V的碳化物，使的碳化物，使硬度大幅硬度大幅，二次硬化二次硬化；v 在在600以上，以上， 碳化物聚集，使硬度碳化物聚集，使硬度。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.o

36、f Manuf. Sci. & Engr., SCU353、高速钢、高速钢热处理热处理第二、三次回火：第二、三次回火： 使残余使残余A继续转变，第一次回火得到的继续转变，第一次回火得到的马氏体回火，消马氏体回火，消除二次淬火时形成的内应力除二次淬火时形成的内应力。回火后组织：回火后组织：回火回火M(65-70%)+碳化物碳化物(20-25%) +残残余余A(5%)。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr.,

37、 SCU363、高速钢、高速钢（3）热处理）热处理为了减少回火次数，可进行为了减少回火次数，可进行冷处理冷处理：在淬火后在室温停留不超过在淬火后在室温停留不超过30-60min，进行，进行-80-70冷处理冷处理，再进行一次回火处理。，再进行一次回火处理。 （Why?）小结：要严格控制淬火及回火温度、保温时间、淬小结：要严格控制淬火及回火温度、保温时间、淬火回火方法。火回火方法。2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. &

38、 Engr., SCU373、高速钢、高速钢（4）高速钢系列的演变）高速钢系列的演变W、Mo、W-Mo系系P80 表表4.5W18Cr4V（18-4-1）, W2Mo8Cr4V, Mo8Cr4V2, W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)2.2 Classification of Cutting tool steel2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU38总结：总结：v 化学元素：化学元素： %C=0.65-1.55%高碳马氏体高碳马氏体，高硬度的碳化物，高硬度的碳化物

39、合金元素：合金元素：Cr、W、Mo、V，高硬度高耐磨性；高硬度高耐磨性；Mn、Si，增加回火稳定性；增加回火稳定性；W、Mo、V、Co提高钢的红硬性提高钢的红硬性v 热处理：热处理：球化退火球化退火+切削加工切削加工+（预热）（预热）淬火淬火+低、高温回火低、高温回火v 组织：组织：球化退火后：球化退火后：F+细小均匀粒状碳化物的；细小均匀粒状碳化物的； 淬火后：淬火后：高碳高碳M+细小均匀粒状碳化物细小均匀粒状碳化物+A 回火后：回火后：回火回火M+细小均匀粒状碳化物细小均匀粒状碳化物+A2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl

40、.of Manuf. Sci. & Engr., SCU39总结：总结：碳素刃具钢：碳素刃具钢：淬透性低、红硬性差、耐磨性不足淬透性低、红硬性差、耐磨性不足合金刃具钢：合金刃具钢：淬透性好淬透性好、耐磨性高；耐磨性高；红硬性稍差红硬性稍差高速钢：高速钢：淬透性好淬透性好、耐磨性高、红硬性高耐磨性高、红硬性高2 刃具用钢(Cutting tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU40模具是机械制造、无线电仪表、电机电器等工业部模具是机械制造、无线电仪表、电机电器等工业部门中门中制造零件制造零件的主要加工工具。

41、的主要加工工具。模具质量影响加工工艺质量、产品精度、产量和生模具质量影响加工工艺质量、产品精度、产量和生产成本。产成本。模具材料和热处理模具材料和热处理的影响。的影响。Cold working die steel使金属在使金属在冷状态下变形冷状态下变形的冷模具钢；工作温度小于的冷模具钢；工作温度小于250；Hot work die steel使金属在使金属在热状态下变形热状态下变形的热的热模具钢；工作温度模腔表面高于模具钢；工作温度模腔表面高于600 。3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. &

42、 Engr., SCU41一、一、 Cold working die steel包括冲裁模、冷挤压模、冷镦模、压弯模及拉丝包括冲裁模、冷挤压模、冷镦模、压弯模及拉丝模等。模等。3 模具用钢 (Abrasive tool steel)冲模冲模Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU42一、一、Cold working die steel1、工作条件及性能要求、工作条件及性能要求工作条件：工作条件：被加工材料的变形抗力比较大，模具承受大的被加工材料的变形抗力比较大，模具承受大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力压力、弯曲力、冲击力及摩擦

43、力等；等；失效形式：失效形式：常见常见磨损磨损，或断裂、崩刃和变形提前失效，或断裂、崩刃和变形提前失效Performance requirements: high hardness and wear resistance; high flexural strength and sufficient toughness; higher hardenability, small deformation and cracking tendency. There is no requirement on the red hardness3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engin

44、eering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU43一、一、 Cold working die steel2、钢种的选用、钢种的选用（1）尺寸小、形状简单、轻负荷的冷作模具。）尺寸小、形状简单、轻负荷的冷作模具。如小冲头、剪刀等。如小冲头、剪刀等。T7A、T8A、T10A、T12A特点：特点：可加工性好、价格便宜；可加工性好、价格便宜；淬透性差、耐磨性差、淬透性差、耐磨性差、淬火变形大。淬火变形大。3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & En

45、gr., SCU44一、一、 Cold working die steel2、钢种的选用、钢种的选用（2）尺寸大、形状复杂、轻负荷的冷作模具。）尺寸大、形状复杂、轻负荷的冷作模具。常用：常用：9SiCr、CrWMn、GCr15及及9Mn2V如如 ：9Mn2V钢碳化物不均匀性和淬火开裂倾向比钢碳化物不均匀性和淬火开裂倾向比CrWMn 小小; 脱碳倾向性比脱碳倾向性比9SiCr钢钢小小；淬透性比；淬透性比碳素钢碳素钢_.不足：冲击韧性不高，回火稳定性差不足：冲击韧性不高，回火稳定性差3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engineering Materials Schl.of

46、Manuf. Sci. & Engr., SCU45一、一、 Cold working die steel2、钢种的选用、钢种的选用（3）尺寸大、形状复杂、重负荷的冷作模具。）尺寸大、形状复杂、重负荷的冷作模具。采用中合金或高合金钢，如采用中合金或高合金钢，如Cr12Mo、 Cr12MoV、 Cr6WV、 Cr4W2MoV等等高铬或中铬模具钢或高高铬或中铬模具钢或高速钢速钢W18Cr4V等等. .常用常用高铬型高铬型Cr12，莱氏体钢，莱氏体钢锻打锻打特点：特点： 高的淬透性及耐磨性。高的淬透性及耐磨性。淬火组织淬火组织M+碳化物碳化物+残余残余A3 模具用钢 (Abrasive tool s

47、teel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU46一、一、 Cold working die steel2、钢种的选用、钢种的选用常用高铬型常用高铬型Cr12： Cr12MoV热处理：热处理：锻打锻打+球化退火球化退火+淬火淬火+回火回火v 一次硬化法：一次硬化法：较低的淬火温度较低的淬火温度(980-1030)+低温回火低温回火(高高硬度耐磨性硬度耐磨性(150-170);较好韧性较好韧性(200-275);承受冲击承受冲击作用或要求尺寸大时作用或要求尺寸大时(450)；低淬低回低淬低回v 二次硬化法：二次硬化法：较高的

48、淬火温度较高的淬火温度(1080-1118)+二三次二三次高高温回火温回火(510-520）高的红硬性，高的红硬性，晶粒粗大，韧性低，晶粒粗大，韧性低，热处理变形大，热处理变形大，适于温度较高的工作环境。适于温度较高的工作环境。高淬高回高淬高回3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU47一、一、 Cold working die steel2、钢种的选用、钢种的选用（4）受冲击负荷且刃口单薄的冷作模具。）受冲击负荷且刃口单薄的冷作模具。要求高的冲击韧性。要求高的冲击韧性。

49、v 降低降低%C，保证韧性；，保证韧性；v 加入加入Si、Cr等合金元素，提高钢的回火稳定性和回火温度，等合金元素，提高钢的回火稳定性和回火温度，充分消除淬火应力，使韧性充分消除淬火应力，使韧性。v 加入加入W等形成难熔碳化物，细化晶粒、提高韧性。等形成难熔碳化物，细化晶粒、提高韧性。6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等等3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU48一、一、 Cold working die steel3、发挥冷作模具钢性能潜力的途径、发挥冷作模具

50、钢性能潜力的途径 （1）发展新的钢种（表）发展新的钢种（表4.11） （2）应用钢结硬质合金（表）应用钢结硬质合金（表4.12） （3）发展基体钢（表）发展基体钢（表4.13， 4.14）3 模具用钢 (Abrasive tool steel)Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU49二、二、 Hot work die steel锤锻模、热挤压模、压铸模、热轧机轧辊锤锻模、热挤压模、压铸模、热轧机轧辊与热与热态金属相接触态金属相接触1、热作模具钢的工作条件及性能要求、热作模具钢的工作条件及性能要求（1）模腔表面金属受热）模腔