模具选材和热处理(工艺).ppt

第八章 模具材料及热处理;第一节 模具材料概述;汽车模具系列; 二、 模具失效的概念 1. 模具的服役：模具经安装、调试后，正常生产合格产品的过程称为模具的服役。 2. 模具的损伤：模具在使用过程中，虽然出现尺寸变化（变形、磨损等）、微裂纹等缺陷，但没有丧失服役能力的状态。—称为有病状态，要及时维修。 3. 模具的失效：模具损坏到不可修复，且不能生产出合格产品的状态；模具的失效按照发生时间的早晚可分为正常失效和早期失效。 ;三、 常见的失效形式 塑性断裂 1.断裂失效 脆性断裂 疲劳断裂 过量弹性变形 2.过量变形失效 过量塑性变形（局部塌陷、局部镦粗、型腔胀大） 蠕变(金属在高温环境下，即使所受的力小于屈服点，也 会随时间的增长发生缓慢的永久变形的现象）超限 表面磨损（粘着、磨粒、氧化、疲劳磨损等） 3. 表面损伤 表面腐蚀（冲蚀、浸蚀、熔蚀等） 4. 疲劳及热疲劳失效—疲劳裂纹; 四、模具材料; 五、 模具材料的性能要求 模具的工作条件复杂，工作温度高低不一，失效形式多样，对各类模具性能要求不同。模具的服役条件比较恶劣，一般承受高压、冲击、振动、摩擦、弯扭、拉伸等载荷；工作温度有的很高；精度要求很高；磨损、变形、疲劳、断裂时有发生。模具材料的性能相对一般零件为高，一般从使用性能和工艺性能二大方面考虑。 （一）使用性能要求 1. 硬度和热硬性 ☆ 成形模具应具有足够高的硬度，才能确保使用寿命。 冷作模具一般要求硬度在60HRC以上；热作模具一般在40～ ;52HRC范围内，塑料模具通常在45～60HRC内考虑。 ☆ 硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标，是指材料抵 抗局部变形，特别是塑形变形、压痕或划痕的能力。它是强度、 塑性、韧性、耐磨性等指标的综合反映，因此在零件图上常常 标注硬度值，作为技术要求。 ☆ 热硬性是指模具在受热或高温条件下保持高硬度的能 力；如热作模具和部分冷作模具要求具有一定的热硬性。 ☆ 材料的硬度和热硬性主要取决于材料的成分、热处理工 艺及表面处理工艺。 ; (1)布氏硬度HB ;(2)洛氏硬度 ; (3)维氏硬度;图8-1 硬度对三种冷作模具钢抗压屈服强度的影响 1-W6Mo5Cr4V2钢; 2-Cr12MoV钢; 3-Cr5Mo1V钢; 2. 耐磨性—材料抵抗磨损的能力，它是衡量模具使用寿命的重要指标。 ☆ 磨损形式不同，影响耐磨性的因素也不同，主要因素是硬度和组织。 如：冲击载荷较小时，耐磨性和硬度成正比关系； 钢的组织中，马氏体和下贝氏体耐磨性较好； 钢中碳化物的性质、数量、形态、分布对钢的耐磨性有显著的影响。 ;图8-2所示为用不同钢种制作的标准冲孔模对冷轧硅钢片进行 冲孔的试验结果，可反映各钢种的耐磨水平；试验以Cr12MoV 钢为基准（ε =1.0）。图8-3所示是标准模具进行耐磨性试验 的结果，较好地反映了工模具钢在磨粒磨损条件下的耐磨性。 ; 3. 强度和韧性 ☆ 强度—材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力，是衡量材料变形抗力和断裂抗力的性能指标； 如：冷作模具:变形抗力—屈服强度，断裂抗力—抗拉强度、抗弯强度等； 热作模具:变形抗力—高温屈服强度，断裂抗力—抗拉强度、断裂韧性等； ☆ 韧性—在冲击载荷下抵抗产生裂纹的特性，反映了材料的脆断抗力，常用冲击韧性（αK）表示。 ☆ 材料的强度和韧性主要取决于材料的成分、冶金质量、热处理工艺，碳化物的性质、数量、形态、分布对其也有显著的影响。 ; 圆形截面的拉伸试样 ; 4. 疲劳抗力--反映材料在交变载荷作用下，抵抗疲劳破 坏的性能指标。 热作模具常常是在急冷急热的条件下工作，必定发生不同 程度的冷热疲劳现象，出现龟裂，因此希望有高的冷热疲劳抗 力，以免早期失效。 ; Titanic沉没原因; （二）工艺性能要求 1. 热加工工艺性能 包括锻轧、铸造、焊接等性能。根据模具的不同制造工 艺，可提出不同的加工性能要求，这些性能要求受到模具材料 的化学成分、冶金质量、组织状态等因素的影响。 2. 冷加工工艺性能 包括切削、抛光、研磨、冷挤压和冷拉等性能。模具制品 有时要求很高的表面质量、低的表面粗糙度及高的精度，所以 对切削性能和抛光性能均有较高要求。 ;