第三章-冷作模具材料及热处理课件.ppt

1、第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理 第三节第三节 冷作模具材料及热处理工艺的选用实例冷作模具材料及热处理工艺的选用实例 第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求 二、冷作模具材料的工艺性能要求二、冷作模具材料的工艺性能要求 三、冷作模具材料的内部冶金质量要求三、冷作模具材料的内部冶金质量要求第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理 一、低淬透性冷作模具钢及热处理一、低

2、淬透性冷作模具钢及热处理 二、低变形冷作模具钢及热处理二、低变形冷作模具钢及热处理 三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理 四、高强度高耐磨冷作模具钢及热处理四、高强度高耐磨冷作模具钢及热处理 五、高强韧性冷作模具钢及热处理五、高强韧性冷作模具钢及热处理 六、抗冲击冷作模具钢及热处理六、抗冲击冷作模具钢及热处理 七、特殊冷作模具钢及热处理七、特殊冷作模具钢及热处理 八、硬质合金模具材料及热处理八、硬质合金模具材料及热处理第三节第三节 冷作模具材料及热处理工艺的选用实例冷作模具材料及热处理工艺的选用实例 一、螺母冲孔模及热处理一、螺母冲孔模及热处理 二、冷挤压凸模及

3、热处理二、冷挤压凸模及热处理 三、采用线切割加工成型凹模及热处理三、采用线切割加工成型凹模及热处理第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求 二、冷作模具材料的工艺性能要求二、冷作模具材料的工艺性能要求 三、冷作模具材料的内部冶金质量要求三、冷作模具材料的内部冶金质量要求第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录 冷作模具在使用中主要受到压缩、拉伸、弯曲、冲击、摩冷作模具在使用中主要受到压缩、拉伸、弯曲、冲击、摩擦等机械力的作用。擦等机械力的作用。冷作模具材料的正常失

4、效形式主要是磨损、脆断、弯曲、冷作模具材料的正常失效形式主要是磨损、脆断、弯曲、咬合、塌陷、啃伤、软化等。咬合、塌陷、啃伤、软化等。要求冷作模具钢应在相应的热处理后，具有高的变形抗力要求冷作模具钢应在相应的热处理后，具有高的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、抗咬合等性能。、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、抗咬合等性能。冷作模具在使用中主要受到哪些机械力的作用？冷作模具的正常失效形式有哪些？冷作模具钢在热处理后应具有哪些性能？第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（一）变形抗力（一）变形抗力（二）断裂抗力（二）

5、断裂抗力（三）耐磨性（三）耐磨性（四）咬合抗力（四）咬合抗力（五）受热软化抗力（五）受热软化抗力第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（一）变形抗力（一）变形抗力衡量冷作模具材料变形抗力的指标：衡量冷作模具材料变形抗力的指标：1.硬度硬度 HB、HRC、HV2.抗压强度抗压强度 bc3.抗拉强度抗拉强度 b 4.抗弯曲强度抗弯曲强度 bb第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录1.硬度与变形抗力的关系硬度与变形抗力的关系硬度对三种冷作模具钢抗压屈服强度的影响硬度

6、对三种冷作模具钢抗压屈服强度的影响 1-W6Mo5Cr4V2钢钢;2-Cr12MoV钢钢;3-Cr5Mo1V钢钢1、硬度与变形抗力成、硬度与变形抗力成正比例关系正比例关系2、相同硬度下，不同、相同硬度下，不同模具钢表现的变形抗模具钢表现的变形抗力不同力不同合金度越高，抗压强合金度越高，抗压强度越大度越大硬度的局限性：不能充分反映模具的变形抗力指标。硬度的局限性：不能充分反映模具的变形抗力指标。2抗压强度抗压强度 抗压强度是衡量冷作模具钢变形抗力的主要指标衡量冷作模具钢变形抗力的主要指标，其特点是这种试验方法最接近于凸模的实际工作条件，因而所测得的性能数据与凸模在工作时所表现出的变形抗力较为吻合

7、。3抗弯强度抗弯强度 抗弯试验的优点是测试方便，应变量的绝对值大，能灵敏地反映出不同钢种之间在不同热处理状态下变形抗力的差别。第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（二）断裂抗力（二）断裂抗力1一次性脆断抗力一次性脆断抗力 能表征一次性脆断抗力的指标为：能表征一次性脆断抗力的指标为：一次冲击断裂功一次冲击断裂功 抗压强度抗压强度 抗弯强度抗弯强度上述指标可反应凸模在过载时的断裂抗力。上述指标可反应凸模在过载时的断裂抗力。第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作

8、模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（二）断裂抗力（二）断裂抗力2疲劳断裂抗力疲劳断裂抗力 下列指标可反映模具在不同工作条件下的疲劳断裂抗力：下列指标可反映模具在不同工作条件下的疲劳断裂抗力：小能量多次冲击断裂功小能量多次冲击断裂功 多次冲击断裂寿命多次冲击断裂寿命 拉拉-压疲劳强度或疲劳寿命压疲劳强度或疲劳寿命 接触疲劳强度接触疲劳强度 接触疲劳寿命接触疲劳寿命它们可由在一定的循环载荷下所表现出的断裂循环次数，或在规定的循环它们可由在一定的循环载荷下所表现出的断裂循环次数，或在规定的循环次数下能导致试样断裂的载荷值来表征。次数下能导致试样断裂的

9、载荷值来表征。第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录2疲劳断裂抗力疲劳断裂抗力 图图3-2所示为三种冷作模具钢的拉压疲劳曲线。所示为三种冷作模具钢的拉压疲劳曲线。可见，以可见，以W6M05Cr4V2钢最好，钢最好，CrWMn钢最差。钢最差。目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（三）耐磨性（三）耐磨性第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料 耐磨性：冷作模具钢的基本性耐磨性：冷作模具钢的基本性能之一。能之一。相对耐磨性指数相对耐磨性指数：表征不同化：表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水学成分及组织

10、状态下的耐磨性水平参数。平参数。图图3-3：用不同钢种制作标准冲：用不同钢种制作标准冲孔模，对冷轧硅钢片进行冲孔试孔模，对冷轧硅钢片进行冲孔试验，以呈现规定毛刺高度前的冲验，以呈现规定毛刺高度前的冲次次(寿命寿命)反映各钢种的耐磨性水反映各钢种的耐磨性水平。以平。以Cr12MoV钢为基准钢为基准(=1)，进行对比。进行对比。第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（四）咬合抗力（四）咬合抗力 咬合咬合：零件成形时，模具的表面由于两金属间原子扩散的作用，往往会有：零件成形时，模具的表面由于两金属间原子扩散的作

11、用，往往会有一些被加工金属粘附尤其是冲压模具表面会产生结疤冷焊现象。一些被加工金属粘附尤其是冲压模具表面会产生结疤冷焊现象。咬合的结果咬合的结果：影响刃口的锋利程度，使刃口部分崩裂或划伤模具。：影响刃口的锋利程度，使刃口部分崩裂或划伤模具。咬合咬合抗力抗力：对发生：对发生“冷焊冷焊”的抵抗能力。的抵抗能力。咬合临界载荷咬合临界载荷：在干摩擦条件下把被试验模具钢的试样与具有咬合倾向在干摩擦条件下把被试验模具钢的试样与具有咬合倾向的材料进行恒速对偶摩擦运动，以一定速度逐渐增大载荷时，转矩也相应增的材料进行恒速对偶摩擦运动，以一定速度逐渐增大载荷时，转矩也相应增大，当载荷加大到某一临界数值时，转矩突

12、然急剧增大，这意味着已发生咬大，当载荷加大到某一临界数值时，转矩突然急剧增大，这意味着已发生咬合。这一载荷称为合。这一载荷称为“咬合临界载荷咬合临界载荷”。临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 一、冷作模具材料的使用性能要求一、冷作模具材料的使用性能要求（五）受热软化抗力（五）受热软化抗力 受热软化抗力受热软化抗力：反映了冷作模具钢在承载时的温升对硬度、变形抗力及耐：反映了冷作模具钢在承载时的温升对硬度、变形抗力及耐磨性的影响。表征冷作模具钢受热软化抗力的

13、指标主要有两项：磨性的影响。表征冷作模具钢受热软化抗力的指标主要有两项：软化温度软化温度：保持硬度：保持硬度58HRC的最高回火温度值。的最高回火温度值。它反映铡种在常规热处理状态下能保持模具常用的工作硬度所允许的它反映铡种在常规热处理状态下能保持模具常用的工作硬度所允许的极限温度。极限温度。二次硬化硬度二次硬化硬度：于一定温度回火后，模具钢产生二次硬化的硬度。：于一定温度回火后，模具钢产生二次硬化的硬度。它反映该钢种经热处理后，能否接受表面强化处理它反映该钢种经热处理后，能否接受表面强化处理(如渗氮、软氯化、如渗氮、软氯化、离子渗氯等离子渗氯等)。对高强韧性钢种，不应低于。对高强韧性钢种，不

14、应低于60HRC，对高承载能力的钢种，对高承载能力的钢种，应达到应达到62HRC以上的水平。以上的水平。第三章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 二、冷作模具材料的工艺性能要求二、冷作模具材料的工艺性能要求 (一一)锻造工艺性锻造工艺性 良好的锻造工艺性良好的锻造工艺性：是指可锻性好，即热锻变形抗力低、塑性好，锻造：是指可锻性好，即热锻变形抗力低、塑性好，锻造温度范围宽，锻裂、冷裂及析出网状碳化物缺陷的倾向低。温度范围宽，锻裂、冷裂及析出网状碳化物缺陷的倾向低。（二）切削工艺性（二）切削工艺性 切削工艺性切削工艺性：是指可加工

15、性和可磨削性。是指可加工性和可磨削性。对可加工性的要求是：切削用对可加工性的要求是：切削用量大、刀具耗损低、加工表面平滑光洁。量大、刀具耗损低、加工表面平滑光洁。切削试验指数切削试验指数V60：用普通刀具切削被试验金属材料，当刀具的耐用度：用普通刀具切削被试验金属材料，当刀具的耐用度达到达到60min时，以允许的最大切削速度时，以允许的最大切削速度V60的高低来评定材料的加工性。的高低来评定材料的加工性。在同样条件下，在同样条件下，V60越大，加工性越好。越大，加工性越好。相对可切削性指数相对可切削性指数：kV=V60/V060 kV越大，加工性越好。越大，加工性越好。V60被试验材料的切削试

16、验指数被试验材料的切削试验指数 V060抗拉强度为抗拉强度为637MPa的的45钢的切削试验指数钢的切削试验指数 常规退火硬度值常规退火硬度值：220255HBS？可磨削性的要求可磨削性的要求：砂轮相对耗损量小，无烧伤极限磨削用量大对砂轮：砂轮相对耗损量小，无烧伤极限磨削用量大对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤、磨裂。质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤、磨裂。目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 二、冷作模具材料的工艺性能要求二、冷作模具材料的工艺性能要求 (三三)热处理工艺性热处理工艺性 1.退火工艺性退火工艺性 球化退火温度范围宽，退火硬度低而稳定球

17、化退火温度范围宽，退火硬度低而稳定(一般为一般为227241HBS)，形成片状组织倾向低；，形成片状组织倾向低；2淬透性淬透性 淬火易于获得深透的硬化层、适于用缓和的淬火剂冷却硬化。淬火易于获得深透的硬化层、适于用缓和的淬火剂冷却硬化。淬透性指标包括淬透性指标包括淬透临界直径淬透临界直径(Dc)，标准端淬深度，标准端淬深度(d)，临界淬火冷速，临界淬火冷速(vC)。3淬硬性淬硬性 对淬硬性的要求是：淬火后易获得高而均匀的表面硬度对淬硬性的要求是：淬火后易获得高而均匀的表面硬度(一般一般为为60HRC左右左右)。4脱碳、侵蚀敏感性脱碳、侵蚀敏感性 高温加热时脱碳速度慢，抗氧化性能好，对淬火加高温

18、加热时脱碳速度慢，抗氧化性能好，对淬火加热介质不敏感，生成麻点的倾向低。热介质不敏感，生成麻点的倾向低。5过热敏感性过热敏感性 获得细晶粒、隐晶马氏体的淬火温度范围宽。获得细晶粒、隐晶马氏体的淬火温度范围宽。6淬裂敏感性淬裂敏感性 常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件的尖角形状常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件的尖角形状因素不敏感，缓慢冷却可淬硬。因素不敏感，缓慢冷却可淬硬。7淬火变形倾向淬火变形倾向 常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。淬火变形倾向指标包括：形倾向低。淬火变形倾向指标包括：临界淬火冷速临界淬火冷速 (vC

19、)，淬火体积变化率，淬火体积变化率(V)，不同流线取向的试样的变形差异率，不同流线取向的试样的变形差异率(C)，C形试样变形量形试样变形量(C)。目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 三、冷作模具材料的内部冶金质量要求三、冷作模具材料的内部冶金质量要求 (一一)成分偏析成分偏析 模具钢从液态凝固时，由于模具钢从液态凝固时，由于选分结晶选分结晶异分凝固异分凝固，结晶过程中结晶出的，结晶过程中结晶出的晶体和母液的化学成分不一样，成分和结构同时都发生变化，钢中各种元素晶体和母液的化学成分不一样，成分和结构同时都发生变化，钢中各种元素分布不均匀而形成偏析。这种化学成分

20、的偏析将造成组织和性能的不均匀，分布不均匀而形成偏析。这种化学成分的偏析将造成组织和性能的不均匀，影响钢材质量。国内外很多钢厂都在致力于影响钢材质量。国内外很多钢厂都在致力于生产成分均匀、组织细化的钢材生产成分均匀、组织细化的钢材。(二二)磷硫含量磷硫含量 钢中磷和硫在凝固过程中形成磷化物和硫化物晶界沉淀，因而会产生晶间钢中磷和硫在凝固过程中形成磷化物和硫化物晶界沉淀，因而会产生晶间 脆性，使钢的塑性降低，钢锭锻轧时还易于在偏析区产生裂纹。脆性，使钢的塑性降低，钢锭锻轧时还易于在偏析区产生裂纹。国内外都在国内外都在研制磷、硫含量低、纯净度高的钢材研制磷、硫含量低、纯净度高的钢材。(三三)钢中夹

21、杂物钢中夹杂物 钢中非金属夹杂物在某种意义上可以看成是一定尺寸的裂纹，它破坏了金钢中非金属夹杂物在某种意义上可以看成是一定尺寸的裂纹，它破坏了金属属 的连续性，引起应力集中。在外界应力作用下，裂纹延伸很容易发展扩大的连续性，引起应力集中。在外界应力作用下，裂纹延伸很容易发展扩大而导致模具失效。塑性夹杂物的存在，会随着锻轧过程延展变形，使钢材产而导致模具失效。塑性夹杂物的存在，会随着锻轧过程延展变形，使钢材产生各向异性。同时夹杂物在抛光过程中剥落，会增加模具表面的粗糙度值。生各向异性。同时夹杂物在抛光过程中剥落，会增加模具表面的粗糙度值。因此，对于大型和重要的模具来说因此，对于大型和重要的模具来

22、说提高钢的纯净度是十分重要的提高钢的纯净度是十分重要的。目录第一节第一节 冷作模具材料的主要性能要求冷作模具材料的主要性能要求 三、冷作模具材料的内部冶金质量要求三、冷作模具材料的内部冶金质量要求 (四四)碳化物不均匀性碳化物不均匀性 含碳量高的模具钢，可能形成含碳量高的模具钢，可能形成网状碳化物或带状碳化物网状碳化物或带状碳化物。严重的网状碳化物或带状碳化物可能引起严重的网状碳化物或带状碳化物可能引起应力集中应力集中，成为，成为裂纹源裂纹源，还可使钢，还可使钢产生产生各向异性各向异性，淬火时易于在碳化物聚集处产生，淬火时易于在碳化物聚集处产生过热、过烧过热、过烧。必须严格控制碳化物不均匀度的

23、级别必须严格控制碳化物不均匀度的级别，一定尺寸的模具，碳化物的不均匀度，一定尺寸的模具，碳化物的不均匀度应低于一定级别（比如不应高于应低于一定级别（比如不应高于3级）。级）。锻造：降低碳化物不均匀度级别。锻造：降低碳化物不均匀度级别。(五五)疏松疏松 钢材由液态凝固时产生的疏松，降低了钢的强度和韧性，也增大了加工后的钢材由液态凝固时产生的疏松，降低了钢的强度和韧性，也增大了加工后的表面粗糙度值。表面粗糙度值。冷轧辊、大型模块、凸模等模具对疏松级别有特别的要求冷轧辊、大型模块、凸模等模具对疏松级别有特别的要求 深型腔的锻模和凸模：疏松不超过深型腔的锻模和凸模：疏松不超过1级或级或2级级 表盘冲压

24、模：疏松不超过表盘冲压模：疏松不超过1级。级。目录第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理 一、低淬透性冷作模具钢及热处理一、低淬透性冷作模具钢及热处理 二、低变形冷作模具钢及热处理二、低变形冷作模具钢及热处理 三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理 四、高强度高耐磨冷作模具钢及热处理四、高强度高耐磨冷作模具钢及热处理 五、高强韧性冷作模具钢及热处理五、高强韧性冷作模具钢及热处理 六、抗冲击冷作模具钢及热处理六、抗冲击冷作模具钢及热处理 七、特殊冷作模具钢及热处理七、特殊冷作模具钢及热处理 八、硬质合金模具材料及热处理八、硬质合金模具材料及热处理第三

25、章第三章 冷作模具材料冷作模具材料目录目录碳素工具钢碳素工具钢(1)化学成分表2-1 碳素工具钢的化学成分(质量分数)%（摘自GB/T 1298-2008）牌号牌号化学成分化学成分(质量分数质量分数)/%CMnSiSPT7/T7A0.650.740.400.350.030/0.0200.035/0.025T8/T8A0.750.840.400.350.030/0.0200.035/0.025T8Mn/T8MnA0.800.900.400.600.350.030/0.0200.035/0.025T9/T9A0.850.940.400.350.030/0.0200.035/0.025T10/T10

26、A0.951.040.400.350.030/0.0200.035/0.025T11/T11A1.051.140.400.350.030/0.0200.035/0.025T12/T12A1.151.240.400.350.030/0.0200.035/0.025T13/T13A1.251.350.400.350.030/0.0200.035/0.025注：注：(1)钢中残余元素允许含量(质量分数)Cu0.25%,Cr0.25%,Ni0.20%,Mo0.20%,W0.20%,V0.02%。(2)供应制造铅浴淬火钢丝时，残余元素允许含量(质量分数)Cr0.10%,Ni0.12%,Cu0.20%,(

27、Cr+Ni+Cu)0.40%。碳素模具钢的热处理特点是必须采用水或水溶液作淬火介质，是典型的水淬模具钢，故被称为“水淬硬模具钢”第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理一、低淬透性冷作模具钢及热处理一、低淬透性冷作模具钢及热处理 代表钢号代表钢号：T8A、T10A、Cr2 特点特点：回火抗力低，淬透性低，硬化层浅，承载能力低。：回火抗力低，淬透性低，硬化层浅，承载能力低。用途用途：中、小批量生产的冷冲模，冷镦模、冲剪工具：中、小批量生产的冷冲模，冷镦模、冲剪工具 (一一)成分、组织特点成分、组织特点 1.成分：成分：wC=0.71.7wMe=2。2.平衡态组织：平衡态组织：T7A

28、：F+P T8A：P 其余钢：其余钢：Fe3C+P,Cr2、T12A易于析出网状碳化物。易于析出网状碳化物。(二二)淬透性水平淬透性水平 Dc(油油)=525mm 油淬：合金模具钢油淬：合金模具钢 水淬：碳素工具钢及其他低淬透性钢。水淬：碳素工具钢及其他低淬透性钢。硬化层较浅，有的仅为硬化层较浅，有的仅为1.53mm。目录碳素工具钢碳素工具钢预先热处理：预先热处理：等温球化退火等温球化退火碳素工具钢一般采用等温球化退火来消除钢坯的锻造应力，细化组织，降低硬度，便于切削加工，同时为淬火做好组织准备。表4.6常用工具钢等温球化退火工艺规范钢 号临 界 点 /加热温度/等温温度/硬度(HBS)Acl

29、AcmArlT8A730700740760650680187T10A730800700750770680700197T12A730820700750770680700207等温球化退火工艺等温球化退火工艺：加热温度加热温度:Ac1+(2040)等温温度等温温度:Ar1(2030)第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理一、低淬透性冷作模具钢及热处理一、低淬透性冷作模具钢及热处理 (三三)强韧性水平强韧性水平 模具直径大于模具直径大于30mm时，淬火可形成薄壳淬硬层，耐磨时，淬火可形成薄壳淬硬层，耐磨,抗压能力达抗压能力达5001000MPa，具有较高的疲劳抗力和脆断抗力，具有较高

30、的疲劳抗力和脆断抗力 但由于硬化层太浅，总体来看，其抗压水平较低。但由于硬化层太浅，总体来看，其抗压水平较低。（四）低淬透性冷作模具钢的最终热处理规范（四）低淬透性冷作模具钢的最终热处理规范 如表如表3-5所示。所示。淬火温度：淬火温度：Ac1+3050 淬火介质淬火介质：碳素工具钢：碳素工具钢水（较大件）或油（小件）水（较大件）或油（小件）合金钢合金钢油（大多数）或水（个别低淬钢：油（大多数）或水（个别低淬钢：W钢、钢、V钢）钢）回火温度：一般均为回火温度：一般均为低温回火低温回火160180 个别低一些或高一些，个别低一些或高一些，Cr06：120140,8CrSi：200300 淬火回火

31、后淬火回火后 的硬度：的硬度：5765HRC目录碳素工具钢碳素工具钢淬火及回火淬火及回火图 碳素工具钢淬火工艺曲线 770790 1.碳素工具钢碳素工具钢(3)工艺性能淬火及回火 表6-4 碳素工具钢的淬火、回火工艺 钢号钢号淬火淬火回火回火加热温度加热温度/冷却介质冷却介质硬度硬度HRC加热温度加热温度/保温时间保温时间/h硬度硬度HRCT7780800盐或碱水盐或碱水溶液溶液62641401601601801262645861800820油或熔盐油或熔盐5961180200125660T8760770盐或碱水盐或碱水溶液溶液63651401601601801260625861780790油

32、或熔盐油或熔盐6062180200125660T10770790盐或碱水盐或碱水溶液溶液63651401601601801262646062790810油或熔盐油或熔盐6162180200125961T12770790盐或碱水盐或碱水溶液溶液63651401601601801262646163790810油或熔盐油或熔盐6162180200126062第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理 二、低变形冷作模具钢及热处理二、低变形冷作模具钢及热处理 特点特点：热处理变形低，淬硬性：热处理变形低，淬硬性(6164HRC)和淬透性较好（和淬透性较好（60120mm工工件能于油或硝盐中

33、淬硬），淬裂、变形倾向低。件能于油或硝盐中淬硬），淬裂、变形倾向低。组织组织：淬火及低温回火后：淬火及低温回火后M回回+815AR+510MexCy 代表性钢号代表性钢号：MnCrWV：世界各国趋于通用的综合性能优良的代表性钢种，应大力推广。：世界各国趋于通用的综合性能优良的代表性钢种，应大力推广。CrWMn：我国沿用较广，易于形成网状碳化物，刃部脆断，缩减应用范围。：我国沿用较广，易于形成网状碳化物，刃部脆断，缩减应用范围。9CrWMn：美、英最普及，我国也使用，降：美、英最普及，我国也使用，降C、Mn，高，高Cr、W，效果较好。，效果较好。9Mn2V：西欧、捷克等普遍使用，我国引进，广为使

34、用，美国用于小塑料模。：西欧、捷克等普遍使用，我国引进，广为使用，美国用于小塑料模。SiMnMo：美国列入标准，欧洲也有将其列为基本钢号，有优良的抗咬合能：美国列入标准，欧洲也有将其列为基本钢号，有优良的抗咬合能力和耐磨性，有普及的趋势。我国已列为推荐用钢，使用者尚不多。力和耐磨性，有普及的趋势。我国已列为推荐用钢，使用者尚不多。目录第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理 二、低变形冷作模具钢及热处理二、低变形冷作模具钢及热处理 (一一)锰铬钨系钢锰铬钨系钢(MnCrWV、CrWMn、9CrWMn)的特性的特性化学成分化学成分：wMn=0.81.3 含含C、Cr、W、V量不同，

35、量不同，微量微量V：抑制网状碳化物，增加淬透性？降低过热敏感性，细化晶粒。：抑制网状碳化物，增加淬透性？降低过热敏感性，细化晶粒。典型钢号典型钢号：MnCrWV：具有高的淬透性，：具有高的淬透性，4060mm油淬透，如图油淬透，如图3-4所示。所示。淬火后经不同温度回火后的力学性能如图淬火后经不同温度回火后的力学性能如图3-5所示。所示。CrWMn：淬透性波动范围大，与退火中碳化物的稳定化有关。：淬透性波动范围大，与退火中碳化物的稳定化有关。临界直径临界直径Dc(油油)=3050mm。应用应用：冷冲模材料，钟表、仪器、玩具、食品工业，轻型冷冲压。：冷冲模材料，钟表、仪器、玩具、食品工业，轻型冷

36、冲压。但对于冲制奥氏体钢、硅钢片、高强度钢板时，使用效果较差。但对于冲制奥氏体钢、硅钢片、高强度钢板时，使用效果较差。目录高碳低合金模具钢高碳低合金模具钢化学成分表 高碳低合金冷作模具钢的化学成分(质量分数)(%)(GB/T 1299-2000)注：除6CrNiMnSiMoV、8Cr2MnWMoV和Cr2Mn2SiWMoV外，其余钢号均为GB/T12992000中的牌号；除8Cr2MnWMoV钢S的质量分数为0.08%0.15%外，其余钢的S的质量分数要求0.030%；这类钢P的质量分数要求0.030%。牌牌 号号CSiMnCrMoW(Ni)VCr20.951.100.400.401.301.

37、65CrWMn0.901.050.150.350.801.100.901.201.201.609CrWMn0.850.950.400.901.200.500.800.500.809Mn2V0.850.950.401.702.000.100.259SiCr0.850.951.201.600.300.600.951.256CrNiMnSiMoV0.640.740.500.900.701.001.001.300.300.60(Ni0.701.00)0.207CrSiMnMoV0.650.750.851.150.651.050.901.200.200.500.150.308Cr2MnWMoV0.750

38、.850.401.301.702.302.600.500.800.701.100.100.25Cr2Mn2SiWMoV0.951.050.600.901.802.302.302.600.500.800.701.100.100.25高碳低合金钢球化退火工艺高碳低合金钢球化退火工艺高碳低合金工具钢球化退火高碳低合金工具钢球化退火工艺曲线工艺曲线高碳低合金钢球化退火工艺参数高碳低合金钢球化退火工艺参数钢钢 号号加热温度加热温度T1保保温时间温时间等温温度等温温度T2保保持时间持时间退火硬退火硬度度 (HBS)CrWMn79081023h70072034h2419CrWMn78080023h67072

39、023h2299Mn2V7507703h68070045h229Cr279081023h70072034h2299Cr279081023h70072034h2179SiCr79081023h70072034h2298Cr379081023h70072034h 241、高碳低合金钢高碳低合金钢CrWMnCrWMn钢的油冷淬火工艺钢的油冷淬火工艺高碳低合金钢高碳低合金钢表表 常用油淬低合金冷作模具钢推荐的淬火工艺参数常用油淬低合金冷作模具钢推荐的淬火工艺参数 钢号钢号Accm/Ms/淬火温度淬火温度/冷却介冷却介质质硬度硬度HRC9Mn2V760125780800油油6164CrWMn940260

40、820840油油63659CrWMn900205820840油油6365MnCrWV800820油油62649SiCr870160860880油油6164Cr2900240840850油油62659Cr2860270820850油油6163GCr15900185835850油油63第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理 二、低变形冷作模具钢及热处理二、低变形冷作模具钢及热处理(二二)锰锰2系钢系钢(9Mn2V、9Mn2)的特性的特性成分特点成分特点：不含铬和钨，含有：不含铬和钨，含有0.2的钒，冶金质量易于保证的钒，冶金质量易于保证组织特点：组织特点：钒钒能抑制网状碳化物的析出

41、，碳化物细小，分布均匀。能抑制网状碳化物的析出，碳化物细小，分布均匀。性能特点性能特点：冷加工性能好，热处理工艺性好，不易淬裂变形：冷加工性能好，热处理工艺性好，不易淬裂变形 淬透性、淬硬性、回火抗力、强度、回火脆性、磨裂倾向淬透性、淬硬性、回火抗力、强度、回火脆性、磨裂倾向 等方面不如等方面不如Mn-Cr-W系钢系钢 应用：应用：价格较低，制造冲裁模具的主要钢种之一价格较低，制造冲裁模具的主要钢种之一 力学性能力学性能：淬火后不同温度回火的力学性能如图：淬火后不同温度回火的力学性能如图3-5所示。所示。低变形冷作模具钢的最终热处理规范如表低变形冷作模具钢的最终热处理规范如表3-6所示。所示。

42、目录低变形冷作模具钢的热处理工艺规范低变形冷作模具钢的热处理工艺规范第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理 钢种：高碳高铬钢钢种：高碳高铬钢+高碳中铬钢高碳中铬钢 特点：化学成分均含有高碳特点：化学成分均含有高碳+高铬或中铬高铬或中铬 因碳含量高，故淬硬性高，耐磨性好因碳含量高，故淬硬性高，耐磨性好 因合金元素含量高，淬透性好，可空冷淬火，故淬火变形微小因合金元素含量高，淬透性好，可空冷淬火，故淬火变形微小（一）高碳高铬冷作模具钢（一）高碳高铬冷作模具钢（Cr12型钢）型钢）表表 Cr12型钢的型钢的化学成分化

43、学成分牌 号CMnCrMoVCr122.00 2.300.4011.5013.00Cr12MoV1.451.700.3511.0012.500.400.600.150.30Cr12Mo1V11.401.600.6011.0013.000.701.201.10第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理（一）高碳高铬冷作模具钢（一）高碳高铬冷作模具钢（Cr12型冷作模具钢）型冷作模具钢）1.化学成分特点化学成分特点：含碳量高含碳量高，Cr12的含碳量高达的含碳量高达2.00%以上，以上，Cr12MoV和和Cr12Mo1

44、V1的含碳的含碳量高达量高达1.40%以上。以上。含铬量高含铬量高，三者的含铬量都在，三者的含铬量都在12%左右。左右。2.组织特点：组织特点：莱氏体钢，大量共晶碳化物莱氏体钢，大量共晶碳化物碳化物不均匀性严重碳化物不均匀性严重，反复镦粗反复镦粗-拔长三向锻造法，拔长三向锻造法，镦粗压缩比最好大于镦粗压缩比最好大于50 3.性能特点性能特点：高耐磨性高耐磨性 碳含量高碳含量高淬硬性高，高碳高铬淬硬性高，高碳高铬大量大量M7C3高的耐磨性。高的耐磨性。高淬透性高淬透性 高铬高铬高淬透性。高淬透性。200300mm油冷淬透，油冷淬透，40mm空冷淬透。空冷淬透。淬火微变形性淬火微变形性 空淬变形小

45、，高碳高铬空淬变形小，高碳高铬 Ms AR V V 变形微小。变形微小。高红硬性高红硬性 Cr12MoV和和Cr12Mo1V1钢钢二次硬化效应二次硬化效应，可获高红硬性。，可获高红硬性。低韧性低韧性 大量共晶碳化物导致韧性低，大量共晶碳化物导致韧性低，还导致力学性能还导致力学性能各向异性各向异性4.应用：应用：负荷大、批量大、耐磨性高、变形小、形状复杂的大中小型模具负荷大、批量大、耐磨性高、变形小、形状复杂的大中小型模具。5.热处理工艺热处理工艺：锻造工艺锻造工艺:导热性能差，塑性低，变形抗力大，锻造温度范围窄，组织缺陷严重，所导热性能差，塑性低，变形抗力大，锻造温度范围窄，组织缺陷严重，所以

46、其以其锻造性能差锻造性能差。共晶碳化物极其稳定，在较大规格钢中共晶碳化物极其稳定，在较大规格钢中残留有明显的带状或网状碳化物残留有明显的带状或网状碳化物，造成造成碳化物偏析。碳化物偏析。钢规格越大，碳化物偏析越严重。钢规格越大，碳化物偏析越严重。碳化物严重偏析不仅易产生淬火变形及开裂，而且会使热处理后力学性能碳化物严重偏析不仅易产生淬火变形及开裂，而且会使热处理后力学性能变坏，尤其是横向性能下降更多，严重影响到模具寿命。变坏，尤其是横向性能下降更多，严重影响到模具寿命。碳化物严重偏析无法用热处理消除碳化物严重偏析无法用热处理消除，因此，对因此，对Cr12型钢型钢必须进行锻造来改必须进行锻造来改

47、善碳化物的不均匀性善碳化物的不均匀性。锻造工艺：锻造工艺：反复多向镦粗反复多向镦粗-拉拔，拉拔，“轻轻-重重-轻轻”的的“两轻一重两轻一重”的锻造工艺的锻造工艺。高耐磨冷作模具钢高耐磨冷作模具钢(Cr12(Cr12型高碳高铬钢型高碳高铬钢)表表6-9 Cr12MoV钢的锻造工艺钢的锻造工艺 项项 目目 加热温度加热温度/始锻温度始锻温度/终锻温度终锻温度/锻后冷却方式锻后冷却方式 钢锭钢锭11001150 10501100 850900缓冷缓冷(坑冷或砂冷坑冷或砂冷)钢坯钢坯10501100 10001050 850900缓冷缓冷(砂冷或炉冷砂冷或炉冷)第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模

48、具材料及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理（一）高碳高铬冷作模具钢（一）高碳高铬冷作模具钢（Cr12型冷作模具钢）型冷作模具钢）5.热处理工艺热处理工艺：（1）预备热处理：退火（普通退火、等温退火）预备热处理：退火（普通退火、等温退火）锻后硬度550HBW左右，室温下长期停留会发生开裂。必须及时进行退火。Cr12系钢退火时可采用普通退火，但最好采用等温退火最好采用等温退火 第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理（一）高碳高铬冷作模具钢（一）高碳高铬冷作模具钢（Cr12型冷

49、作模具钢）型冷作模具钢）5.热处理工艺热处理工艺：（1）预备热处理：退火（普通退火、等温退火）预备热处理：退火（普通退火、等温退火）（2）最终热处理：淬火）最终热处理：淬火+回火回火Ms与淬火温度的关系与淬火温度的关系图图3-8硬度、硬度、AR量与淬火温度的关系量与淬火温度的关系图图3-9“二次硬化二次硬化”现象现象图图3-11注意：图注意：图3-8纵坐标纵坐标“温度温度”应改为应改为“Ms和和Mf”。第二节第二节 冷作模具材料及热处理冷作模具材料及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理三、高耐磨微变形冷作模具钢及热处理（一）高碳高铬冷作模具钢（一）高碳高铬冷作模具钢（Cr12型冷作模具钢）

50、型冷作模具钢）硬度、硬度、AR量与淬火温度的关系量与淬火温度的关系图图3-9（一）高碳高铬冷作模具钢（一）高碳高铬冷作模具钢（Cr12型冷作模具钢）型冷作模具钢）淬火畸变各向异性淬火畸变各向异性图图3-10“二次硬化二次硬化”现象现象图图3-11图图3-（24）回火温度对回火温度对Cr12MoV钢硬度的影响钢硬度的影响 Cr12MoVCr12MoV钢经钢经10201020淬火，淬火，520520回火时出现明显的回火时出现明显的二次硬化二次硬化，而且淬火温度愈高，这种效应愈显著。，而且淬火温度愈高，这种效应愈显著。回火工艺对回火工艺对Cr12MoV力学性能的影响力学性能的影响产生产生“二次硬化二