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第五章 模具材料概述 ;模具材 料分类;冷作模具材料 热作模具材料 塑料模具材料 其他模具材料;1.1. 冷作模具材料 1.碳素工具钢 2.高碳低合金钢(9CrWMn钢) 3.高耐磨冷作模具钢(Cr12型高碳高铬钢) 4.冷作模具用高速钢(W6Mo5Cr4V2钢) 5.火焰淬火钢 （7CrSiMnMoV解决了变形） 6.基体钢 (65Nb综合性能优良) 7.高韧性低合金冷作模具钢 （GD） [华中理工] 8.高碳中铬耐磨模具钢 (LD)按冷镦模具钢 研;;1.2. 热作模具材料 1.锻压模具用钢 （5CrMnMo） 2.热挤压模具用钢（Cr5MoSiV） 3.压铸模具用钢 （与热挤压模具用钢相同） ;;1.3.塑料模具材料 1.碳素塑料模具钢 2.冷挤压成型（渗碳型）塑料模具钢 3.时效硬化钢 4.预硬钢 （替代碳素钢） ;;1.4. 其他模具材料 ;二﹑ 模具材料的性能要求 ; 使用性能 ; 2.强度 强度是指钢在服役过程中，抵抗变形和断裂的能力。对于模具来说则是整个型面或各个部位在服役过程中抵抗拉伸力、压缩力、弯曲力、扭转力或综合力的能力。 ;3.韧性 在工作过程中，模具承受着冲击载荷，为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏，要求模具钢具有一定的韧性。 韧性是模具钢的一种重要性能指标，它决定了材料在冲击试验力作用下对破裂的抗断能力。 材料的韧性越高，脆断的危险性越小，热疲劳强度也越高。 对于衡量模具脆断倾向，冲击韧度试验不够全 面，最好用多次冲击试验更有意义。 ; 4.耐磨性 模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在强烈摩擦下不磨损，即耐磨。 耐磨性指模具在强烈摩擦下保持其尺寸精度的能力 ; 5.抗热疲劳性能 热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，热作模具如要获得高的寿命，模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。 抗热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命。指标萌生前热循环次数 裂纹扩展速率反映裂纹扩展的快慢。 断裂韧性值反映抵抗裂纹扩展的抗力。;6.咬合抗力 咬合抗力实际上就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较重要。 试验时通常在干摩擦条件下，把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料（如奥氏体钢）进行恒速对偶摩擦运动，以一定的速度逐渐增大载荷，此时，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷”，咬合临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。 ; 7.耐蚀性 金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称为金属的耐蚀性。 提高模具材料的耐蚀性，通常采用合金化方法获得一系列耐蚀合金，主要包括: （1）提高金属或合金的热力学稳定性 （2）加入易钝化合金元素 （铬、钼） （3）加入能促使合金表面生成致密腐蚀产物保护膜的合金元素 （铜、磷） ;不同的服役条件对模具材料主要力学性能要求不同 对热作模具钢要考虑其抗热疲劳性能; 对压铸模具应考虑其耐融熔金属的冲蚀性能; 对于高温下工作的热作模具应考虑其在工作温度下 的抗氧化性能; 对于在腐蚀介质中工作的模具，应注意其耐蚀性; 对高载荷下工作的模具应该考虑其 抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度及 断裂韧度等。 ; 工艺性能 ;1.可加工性 ; （2）铸造性 （3）焊接性 （4）冷变形性——冷挤压成型工艺;2.淬透性和淬硬性 ;3.淬火温度和热处理变形 为了便于生产，要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些，特别是当模具采用火焰加热局部淬火时，由于难以准确地测量和控制温度，所以要求模具钢有更宽的淬火温度范围。 模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小。 ; 4.氧化、脱碳敏感性 模具在加热过程中，如果发生氧化、脱碳现象，就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。 对于钼含量较高的模具钢，由于氧化、脱碳敏感性强，需要采用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理、盐浴热处理等。 ; 模具材料的选用原则;一、 满足使用性能要求 1.耐磨性 2.强韧性 3.疲劳断裂性能 4.高温性能 5.抗热疲劳性能 6.耐蚀性 ?;1.满足工艺性能要求 模具的制造一般都要经过锻