模具的热处理及表面强化技术

模具表面喷丸强化

模具表面喷丸强化 随着现代工业技术的发展，对于模具使用性能提出了更高的要求。努力缩短模具的生产周期提高模具的质量，延长模具寿命，直接或间接带来的社会效益和经济效益是难以估量的。材料和热处理是影响模具质量、性能和使用寿命最重要的内在因素。60%模具的早期失效，是由材料和热处理的因素造成的。为了提高模的强度及模具的耐磨性，充分挖掘模具材料的性能潜力，延长模具服役寿命，采取了许多有效的措施，从省能源、省资源、充分发挥材料的性能潜力，获得特殊性能和最大技术经济效益出发，发展和应用表面强化工艺技术是提高模具使用性能和寿命的极重要的发展方向，喷丸强化就是其中的一项经济、简便而有效的模具表面处理工艺方法，值得大力推广。 喷丸强化是借助于硬丸粒，高速、连续锤击金属表面，使其产生强烈的冷作硬化。通过喷丸可以明显改变金属表面的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌和相成分，从而提高模具的疲劳强度、抗冲击磨损及抗应力腐蚀性能。喷丸还可改变模具的表面粗糙度，并有效地去除电火花加工而产生的表面变质层。 喷丸强化方法简单易行，节约能源，适用于落料模、冷作模、冷镦模和热锻模等以疲劳失效形式为主的模具，如锻模服役时，要经受弯曲和热膨胀，常发生因局部屈服而导致显微裂纹，喷丸处理产生压应力能推迟显微裂纹的形成，从而延迟模具龟裂发生，模具经喷丸强化后使用寿命情况如表1所示。

喷丸强化原理 喷丸过程就是大量弹丸喷射到零件表面上的过程，而弹丸喷射到零件表面上有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件在高温和高湿工作下的疲劳强度。 零件表面形成的强化层之所以会改善其疲劳性能，其原因是在此层内有着完全不同于基体（即零件心部）的应力状态及组织结构，一般地说零件疲劳强度的提高与表面强化层内以下三个因素有关： （1）表面层的宏观残余应力； （2）表面层的微观应力； （3）表面层的微细嵌镶组织。适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；而不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失却尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故，所以机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。喷丸可改变了应力分布状态，使零件表面形成一条很宽的压应力分布带，从而可极大地提高疲劳强度和零件的实际承载能力。 喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化模具表面的手段，模具喷丸的强化机理是弹丸流的撞击形成模具材料塑性变形而导致冷作硬化；第二个因素是弹丸流的撞击改变了表面残余应力状态和分布，使模具材料表层和次表层造成很大的残余压应力，而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。喷丸处理后模具的表面硬度增加，距表面愈近，效果愈明显，喷丸造成的模具表面硬度增加是由于表层组织形变强化及残余压应力值增大的综合结果。此外，喷丸还能促使模具表层的组织发生转变，即残余奥氏体诱发转变为马氏体，并且能够细化马氏体的亚结构，进一步提高了模具表面硬度和耐磨性，从而延长模具的使用寿命。

(答案)模具材料及热处理试题库

模具材料及热处理试题库 一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。（×） 2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。（√） 3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。（×） 4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×） 5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√） 6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。（√） 7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。（×） 8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。（√） 9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。（×） 10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×） 11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。（√） 12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。（√）13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。（×） 14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。（√） 15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。（×）16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。（√）17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。（√）18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。（√）19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。（×）21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。（√）22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。（×）23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。（×）24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。（√）

模具表面强化处理技术

机电设备维修课程 技术论文论文题目：工件表面强化技术 系别机电工程系 专业年级 学生姓名学号 日期 2015年 6月

目录 摘要.................................................................................................... 一、低温化学热处理 1.离子渗氮 2.氮碳共渗 3.碳氮硼三元共渗 二、气相沉积 1.物理气相沉积 2.化学气相沉积 3.物理化学气相沉积 三、激光热处理 1.激光淬火 2.激光熔凝硬化 3.激光合金化 四、稀土元素表面强化 1.稀土碳共渗 2.稀土碳氮共渗 3.稀土硼共渗 4.稀土硼铝共渗

摘要：模具热处理不当是造成模具失效的重要原因之一，本文研究了目前模具表面强化处理的一些新工艺，分析了低温化学热处理、气相沉积、激光热处理以及稀土元素表面强化等新工艺的模具表面强化特点，为使用表面强化技术提高模具使用寿命提供参考。 关键词：模具；表面强化处理；工艺；寿命 模具是各工业部门的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。目前，我国模具的寿命还不高，模具消耗量很大，因此，提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。模具热处理对使用寿命影响很大。我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表面强化工艺，本文着重四个方面叙述如下， 一、低温化学热处理 1.离子渗氮 为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表面脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较浅，过渡层较陡，温度测定及温度均匀性仍有待于解决。 离子渗氮温度以450～520℃为宜，经处理6～9h后，渗氮层深约0.2～0.3mm。温度过低，渗层太薄；温度过高，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。离子渗氮其渗层厚度以0.2～0.3mm为宜。磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次离子渗氮后，可重新投入使用，从而

模具材料及热处理

模具材料及热处理模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积A V，以P/A V的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。

注塑模具钢材的选用与热处理对模具寿命的影响分析

注塑模具钢材的选用与热处理对模具寿命的影响分析 摘要：随着科技的发展和社会需求的不断增大，塑料模具的使用已经成为塑料产品生产的一种普遍手段，PC+ABS也不例外。塑料模具的使用极大的提高了PC+ABS塑料件的生产效率，满足了市场生产需求。本文主要对注塑模具钢材使用寿命的影响因素进行了探讨分析，重点分析了钢材选用和热处理对模具寿命的影响，并提出了一些相关建议，以供参考。 关键词：注塑模具;钢材;模具寿命;影响 前言 为了满足工业生产要求，塑料件在加工生产时就需要使用性能更加优良、使用更加方便，成本更加低廉的注塑模具。另外，注塑模具本身的成本较高，若其使用寿命较短，则将会大大增加塑料件的生产总成本，不利于其生产效益的提升。为此，研究分析影响注塑模具使用寿命的因素十分有必要。以下本文就从钢材的选用及其热处理工艺的角度进行分析，提出一些建议看法。 1.注塑模具的失效形式和寿命 1.1模具失效机理说明 一般来讲，注塑模具在使用一定时间后，可能会出现较为明显的失效现象，包括磨损、变形以及断裂。一旦出现这些失效现象，模具就无法再继续使用。 1.2注塑模具主要失效形式 （1）模具的侵蚀失效。模具的型腔会由于受到磨损而出现尺寸过大或者过小的现象，使得模具的型腔粗糙程度加剧，表面质量不达标。特别是塑模的型腔中出现了固态物料成分也会加剧型腔的磨损状态。久而久之，模具就会出现侵蚀失效的现象，影响模具使用寿命。 （2）模具的变形失效。由于注塑模具本身所用钢材的韧度不足，模具在使用中很容易出现变形的现象。例如加入一定量的填充物就会出现超载或者是受压的现象，影响到应力分布，加剧部分位置的损坏程度，导致模具变形失效。另外，如果塑模型腔的薄层过硬，就会出现局部的塑性变化，或者是出现麻点、棱角的现象，从而影响到模具的使用寿命。当然，如果钢材回火不充分也会影响到模具的使用寿命，缩短其使用期限。 （3）断裂失效。目前工业生产中很多注塑模具的形状都比较复杂，会有较多的棱角。而棱角一般均为薄边，韧性不足。而模具在使用中应力主要出现在模具韧性不足的部位，再加上塑模的工具钢回火不充分，就会产生断裂现象，导致模具失效。

牛人总结的关于模具热处理的24个问答

牛人总结的关于模具热处理的24个问答 1、H13模具钢如何热处理硬度才能达到HRC58？ 进行1050~1100℃加热淬火，油淬，可以达到要求，但一般热作模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46~50性能好、耐用。 2、模具热处理过后表面用什么洗白？ 问题补充：我是开模具抛光店的，一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13 的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了。 （1）可以用不锈钢酸洗液，或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是 H13？高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。 （2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法，我自己也在用。你们的模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。而我用的办法是，用纤维轮先打磨，就可以有效的把黑皮去除，再研磨抛光。或者喷砂，用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。 3、热处理厂对金属是怎么热处理的？ 热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。 其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。 淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将 50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有 200 千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了。 4、我们最近的 Cr12 或 Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了，为什么？ 五金模具上的最好将零件尺寸、形状及热处理要求，和你们采取的热处理工艺曲线告之，否则很难讲。这两种钢是一类，属高碳高铬莱氏体钢，本身就有冷裂倾向。热处理工艺也较复杂。

模具热处理的变形问题与防范措施的分析(标准版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 模具热处理的变形问题与防范措施的分析(标准版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

模具热处理的变形问题与防范措施的分析 (标准版) 模具的形状很复杂、品种也比较多、表面比较粗糙，所以制造难度是很大的。模具经过热处理后会产生严重的变形，这将对模具的使用寿命和质量造成严重的影响。所以，在模具热处理的过程中要预防和减少模具的变形。下面主要讲了模具热处理的变形的影响因素和它的预防措施。 模具热处理中的影响因素和变形原因 1.1模具材料的影响 1.1.1模具材质的影响 某工厂有一些结构比较复杂的模具，这些模具都是带有￠60 mm圆孔 的，这些模具经过热处理之后，一些相邻的模具圆孔会发生椭

圆的变形，从而使模具出现报废。这种钢是微变形钢的一种，按常理来说，不会发生严重变形的现象。所以，我们对这些变形比较严重的模具进行研究，发现了许多共晶碳化物存在于模具钢中，分布形状呈块状和带状。 1.1.1.1模具发生变形的原因 模具钢中有着一些碳化物，这些碳化物是不均匀的，而且按一定的方向呈现，钢的基体组织高于这些碳化物膨胀系数的30％，所以在模具加热的时候，这些碳化物会减小模具圆孔的膨胀，在模具冷却的时候，这些碳化物又会减少模具内孔发生收缩的现象，从而使模具圆孔发生严重变形的现象，就是指这些模具的圆孔产生椭圆的现象。 1.1.2模具选材的影响 某工厂从模具的热处理简便的方面考虑，选择了一些截面尺寸相差很大的钢，它的硬度要求比较高，在淬火后模具变形较小。这种模具在进行热处理后，符合技术要求的是模具的硬度，但是模具发生了很大的变形，根本无法使用，从而使模具报废。后来该工厂

关于模具热处理的一些经验

关于模具热处理的一些经验分享~ 2016-01-01 1. H13模具钢如何热处理硬度才能达到58度？ 进行1050~1100度加热淬火，油淬，可以达到要求，但一般热作模具是不要求这么高的硬度的，这么高的硬度性能会很差，不好用，一般在HRC46~50左右性能好、耐用。 2. 模具热处理过后表面用什么洗白？ 问题补充：我是开模具抛光店的，一般模具都用油石先打过再拿去渗氮，渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白，再抛光很麻烦，不擦白打不出镜面来，材料有H13 的，有进口的好多种，如果有药水能洗白的话，就可以直接抛光了。 （1）可以用不锈钢酸洗液，或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高，而且加工量大，有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话，估计您用的是高铬的模具钢？是D2还是H13？高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以，磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。 （2）你们没有不锈钢酸洗膏吗？那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢，氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法，我自己也在用。你们的模具既然已经油石磨过，表面就是比较光滑的。实际上，可以先只用粗的油石打磨，或者用

砂带打磨，之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。而我用的办法是，用纤维轮先打磨，就可以有效的把黑皮去除，再研磨抛光。或者喷砂，用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试，应该就能够去除黑皮，还不需要化太多功夫重磨。 3.热处理厂对金属是怎么热处理的？ 热处理厂的设备非常多，炉子大概有箱式炉，井式炉，箱式炉用的最多，很多热处理都可以在这里面处理，比如退火，正火和淬火的加热过程，回火这些常见的热处理。 其实就是一个用电加热的炉子，先将炉子升温到预定温度，然后把工件丢进去，等待一段时间到预定温度，然后保温一段时间，然后取出，或者在炉子里一起冷却，井式炉一般是作为渗碳处理设备，是一个埋到地下的炉子，工件放进去之后，密封，然后往炉子里面滴入一些富碳液体，比如煤油或则甲醇，然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。 淬火池是淬火的场所，就是一个池子，里面有水溶液或者是油，就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方，一般就是直接丢进去，然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备，比如高频机，就是一个可以将50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备，比如常见的有200 千瓦的最大功率，然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面，一般几十毫米的工件，几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红，表面温度到预定值的时候，然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面，完成淬火过程。常见的就这些了。 4．我们最近的Cr12 或Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了，为什么

模具材料及表面强化技术期末复习题(经典)

模具材料及热处理复习思考题 1、名词解释题： 1）基体钢：通过降低高速钢中碳含量与合金元素优化，减少钢中过剩碳化物，从而改善高速钢塑性和韧性而研制出的一种超高强度钢 2）预硬型塑料模具钢：指供货时已预先进行了热处理，并达到模具使用状态硬度，在此硬度条件下将模具成型加工，不再进行热处理而直接使用，从而保证了模具制造精度。 3）时效硬化型塑料模具钢：指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固溶处理+失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度 4）热稳定性：模具材料在高温的条件下工作时，保持其硬度，组织稳定性及抗软化能力。 5）淬透性：是指模具钢材淬火是获得马氏体的能力。 6）热疲劳:热做模具的工作条件是反复受热，受冷，在反复热应力的作用下，模具表面会形成网状裂纹，这种现象称为热疲劳。 7）降碳高速钢：为了提高韧性而研制出的一种降碳降矾的低碳高速钢类型的冷作模具钢 2.a失效的定义？ 产品丧失规定的功能（包括规定功能的完全丧失，规定功能的降低）称为失效。 b.何谓失效分析？ 是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理活动，在反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节。 c.失效分析的目的是什么？ 寻找材料及其构件失效的原因，从而避免和防止类似事故的发生，并提出预防或延迟的措施 3、模具材料的力学性能主要有几项要求？淬火温度高低对模具材料热处理质量有什么影响 基本要求: 1.具有高硬度和强度，以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、不变形、抗粘合; 2.具有高耐磨性，以保证模具在长期工作中，其形状和尺寸公差在一定范围内变化，不因过分磨损而失效; 3.具有足够的韧性，以防止模具在冲击负荷下产生脆性断裂; 4.热处理变形小，以保证模具在热处理时不因过大变形而报废; 5.有较高的热硬性，以保证模具在高速冲压或重负荷冲压工序中不因温度升高而软化

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2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于 HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积AV，以P/AV的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。 2.1.4硬度值对照表： 硬度值对照表

模具热处理

一.技术先进 QPQ盐浴复合处理技术是世界最新金属表面强化技术。该技术通过在金属表面渗入多种合金元素，从而大幅度提高产 品的耐磨性能。它被广泛用于汽车、机车、工程机械、纺织机械、轻工机械、仪表、工模具等各种行业。自德国DEGUSSA 公司推出QPQ技术后,其用户遍及德、美、英、日等国约800多家.如:美国的通用电器[GE]公司有该工艺不仅成功的取代了镀硬铬工艺,改善了机车柴油机缸套的耐磨、耐蚀性、而且降低了成本,同时消除了六价铬的公害;日本本田公司有数套自动化的QPQ设备分设国内外,有150多种汽车、摩托车零件采用了此技术,年处理量6万吨;丰田和日本公司每月数百吨零件采用此技术处理.国内的杀害大众汽车等众多厂家采用此技术有于大量处理曲轴、模具、工具、汽车、柴油机、摩托车、纺织配件等. 二.性能优良 1.比较的表面硬度 产品经QPQ处理2-3小时，总渗层可到达0.4-0.6MM，下面是部分材料 经QPQ处理后的白亮深度和硬度： 材料牌号举列前处理处理温度处理时间表面硬度Hv0.1 白亮层深度 纯铁 570 2-4小时 500-650 12-25μ 底碳钢 A3，20，20Cr 570 2-4小时 550-770 12-25μ 中碳钢 45，40Cr 570 2-4小时 550-770 12-25μ 高碳钢 T8，T12 570 2-4小时 550-770 2-25μ 氮化钢 38CrMoAL调质 570 2-4小时 950-1050 12-20μ 铸模钢 3Cr2W8V 淬火 570 2-3小时 950-1000 10-17μ 热模钢 5CrMnMo淬火 570 2-3小时 770-900 10-20μ 冷模钢 Cr12MoV高温淬火 520 2-3小时＞950 10-20μ 高速钢 W6Mo5Cr4V2[刀具] 淬火 550 4-45分钟 1000-1300

模具材料与热处理(复习题)

复习题与思考题 课题一金属材料的力学性能 (—)填空题 1. 机械设计常用和两种强度指标。 3．冲击韧性的符号是；延伸率的符号是；屈服强度的符号是。5．材料主要的力学性能有、、、、和。 (二)判断题 1．材料硬度越低，其切削加工性能就越好。（） （） 4．各种硬度值之间可以互换。（） 6．硬度是材料对局部变形的抗力，所以硬度是材料

的塑性指标。（） (三)选择题 1 低碳钢拉伸试验时，其变形过程可简单分为几个阶段。 A．弹性变形、塑性变形、断裂B．弹性变形、断裂 C 塑性变形、断裂D．弹性变形、条件变形、断裂3．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 A．弹性极限B屈服强度 C 抗拉强度D条件屈服强度 4．测量淬火钢件及某些表面硬化件的硬度时，一般应用 A．<160HB B．>230HB C．(160～230)HB D．(60～70)HRC 问答题 1 零件设计时，选取σ0. 2 (σs)还是选取σb，应以什么情况为依据? 2．在测定强度指标时，σs和σ0.2有什么不同? 3．常用的测量硬度方法有几种?其应用范围如何? 课题二铁碳合金组织观察 (一)填空题 1．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做，而晶胞是指。 2. 实际金属存在有、和三种缺陷。位错是

缺陷。 10．金属常见的晶格类型是、、。 3. α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立 方晶格的有，属于面心立方晶格的有，属于密排六方晶格的有。 4．同素异构转变是指。纯铁在温度发生和多晶型转变。 (二)判断题 1．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe向γ-Fe的转变，( ) 2．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。( ) 3．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。 纯金属的结晶 (一) 填空题 1．金属结晶的基本过程是和 2 在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为， 3．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 (二) 判断题 1. 凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核，形

模具材料及表面处理课后习题部分答案

1、模具及模具材料一般可以分哪几类 答：按照模具的工作条件分三类：冷作模具、热作模具、成形模具 模具材料分类：（1）模具钢：冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢 （2）其他模具材料：铸铁、非铁金属及其合金、硬质合金、钢结硬质合金、非金属材料2、评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标有哪些这些指标能否用于评价热作模具材料的塑性变形抗力为什么 答：评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标主要是常温下的屈服点σs或屈服强度σ； 不能评价；因为评价热作模具材料塑性变形抗力的指标应为高温屈服点或高温屈服强度，热作模具的加工对象是高温软化状态的材料，所受的工作应力要比冷作模具小得多。 3、反映冷作模具材料断裂抗力的指标有哪些 答：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等； 4、磨损类型主要有哪些 答：磨料磨损、粘着磨损、氧化磨损、疲劳磨损； 5、模具失效有哪几种形式模具失效分析的意义是什么 答：失效形式：断裂、过量变形、表面损伤、冷热疲劳； 失效分析意义：模具的失效分析是对已经失效的模具进行失效过程的分析，以探索并解释模具的失效原因，其分析结果可以为正确选择模具材料、合理制定模具制造工艺、优化模具结构设计以及模具新材料的研制和新工艺的开发等提供有指导意义的数据，并且可预测模具在特定使用条件下的寿命。 第二章冷作模具材料 6、冷作模具钢应具备哪些使用性能和工艺性能 答：（1）使用性能：良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性能、良好的抗咬合能力； （2）工艺性能：可锻性、可加工性、可磨削性、热处理工艺性；热处理工艺性包括：淬透性、回火稳定性、脱碳倾向、过热敏感性、淬火变形与开裂倾向等。 7、比较低淬透性冷作模具钢与低变形冷作模具钢在性能、应用上的区别。 答：低淬透性冷作模具钢：（1）碳素工具钢：性能：锻造工艺性好，易退火软化，热处理后有较高的硬度和耐磨性。缺点：淬透性低，热硬性、耐磨性差，淬火温度范围窄； 应用：适宜制造尺寸较小，形状简单，受载较轻，生产批量不大的冷作模具。 （2）GCr15 性能：淬透性、硬度、耐磨性比碳素工具钢高；淬火后，回火尺寸变化不大；Cr提高该钢的回火稳定性，回火后有较高的强韧性、耐磨性； 应用：适用于制造精度要求较高的小尺寸落料模、冷挤压模、搓丝板和成型模等。 低变形冷作模具钢：（1）CrWMn 性能：具有较高的淬透性，由于加入%～%（质量分数）钨，形成碳化物，所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶粒，从而使钢具有较好的韧性，该钢对形成网状碳物比较敏感，而且这种碳公物网使工具刃部有剥落的危险。 应用：使用较为广泛的冷作模具钢。用于制造量具，如板牙、块规、样柱和样套，，以及形状复杂的高精度冲模等。 (2)9Mn2V 性能：综合力学性能比碳素工具我钢，具有较高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火时变形较小。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了过热敏感性。碳化物不均匀性比CrWMn钢好。 应用：用于制造各种精密量具、样板，以及一般要求的尺寸较小的冲模、冷压模、雕刻模、

热处理对模具的影响

热处理对模具失效的影响及对策 材料工程系朱三武 摘要模具作为昂贵的机械加工装备，如何减少损耗，延长其使用寿命，成为技术人员普遍面临的课题。本文就热处理对模具的影响提出一些个人看法，仅供大家参考。 关键词模具失效热处理 一、模具失效的形式、原因及对策 二、热处理对模具失效的影响因素 由于模具是在极其恶劣的条件下服役，故模具要有足够的强度、韧性、抗摩擦性及咬合性能等。而上述性能的获得除与原材料、工作状况有关外，更重要的是通过热处理工艺改变金属组织及含量、结构、最大限度地提高模具的综合性能。而热处理又是依加热----保温---冷却三大隐蔽过程完成的。故影响质量的因素复杂。 1预处理 即模具毛胚的退火，调质及应力处理等。其目的在于消除金属残存的组织缺陷、应力等，形成有利于热处理及淬火的良好条件。该工艺温度、时间、及冷却工艺的正确与否，都对模具失效及质量做出反应。例： T8A钢制冲头经碳化物微细化预处理后再加低温淬火+回火，可以减少冲头崩裂，使模具提高寿命10倍。 Cr12MoV钢冷冲模经高温奥氏体化退火+等温退火的预处理后，不但细化晶粒，消

除碳化物不均匀性，并使模具服役寿命提高1倍。 9SiCr钢滚丝模按常规处理，其晶粒度为8—9级，后经超细化预热处理可以达13~14级，抗弯强度及断裂强度分别提高30%和40%。可有效地防止早期失效，寿命可提高1倍。 2、淬火 由于加热温度较高，稍有不慎，即会发现晶粒粗大、氧化脱碳、强度、钢性不佳等。淬火中的快速冷却会形成应力隐患，导致模具在服役中早期失效。例： 4Cr5MoSiV钢制铝合金压铸模，在使用2000余次时发生疲劳开裂，经检测发现模具表面强度为HRC40~44。心部为HRC43~44，且裂纹处有0.1mm的贫碳区，呈粗针马氏体，故判为淬火温度过高，保护不良，表面脱碳所为。 反之，淬火温度过低，易出现网状铁素体，形成沿铁素体的脆性断裂，如铬钢冲头在服役中断裂，镜分析呈马氏+铁素体组织，即加热不足所为。 3.回火 回火在于消除因力，获得合理的硬度，均匀而正确的金相组织，而应力消除程度又与温度、时间成正比关系。见图1： 下图2所示拉深零件，由于工作条件恶劣。 图1 回火温度与应力关系图2 材料Q235A 原为Cr12MoV钢经淬火+回火常规热处理，温度要求HRC57，仅能拉深1000件即早期失效，后改为T10A钢采用淬火+中温回火后硬度为HRC55。平均寿命达4000件，而后又改为380~400℃回火，使其硬度在HRC48，则寿命可达6000~8000件。 而Cr12MoV钢制冲头，冲厚2.5mm的钢板，常规淬火+210℃回火硬度降至HRC58~62，寿命仅有1000件，后采用中温410℃回火，硬度降至HRC57~59。不但克服了模具的早期失效，且冲件达到10000件，寿命提高10倍。 由此可见，回火温度和所获硬度对寿命有巨大影响，而且对应力的消除程度、变形等作出反映。 4。软点 淬火加热中，因温度不均匀、保护不良、严重氧化或冷却介质中的污染等，均可造成硬度不均，而使模具强度受损，在模具使用中将出现塌角、变形、掉块等弊病，这对冷镦模、剪切模和中模尤为重要。 5。硬化层 磨损失效除与模具硬度过低，或淬硬层过浅有关外，还与化学热处理硬化层有关，若热处理工艺不当，尤其是淬火温度、时间以及冷却介质能力和钢材选择等因素，均可影响淬硬度层导致刃口发钝、抗压强度下降、局部塌陷、变形等早期失效。 模具在渗碳、渗氮、渗硼、碳氮共渗化学热处理中由于工艺或配方不适，操作不当也会出现渗层、硬化层不均或过浅等弊端，出现刃口不锋利、咬合、啃刃口、粘模、塌陷、氧化腐蚀和硬化层脱落等失效，严重影响模具的寿命。 三、防止模具失效的热处理对策

模具表面强化处理技术

机电设备维修课程 技术论文 论文题目：工件表面强化技术 系别机电工程系 专业年级 学生姓名学号 日期2015年6月

目录 摘要.................................................................................................... 低温化学热处理 1.离子渗氮 2.氮碳共渗 3.碳氮硼三元共渗 二、气相沉积 1.物理气相沉积 2.化学气相沉积 3.物理化学气相沉积 三、激光热处理 1.激光淬火 2.激光熔凝硬化 3.激光合金化 四、稀土元素表面强化 1.稀土碳共渗 2.稀土碳氮共渗 3.稀土硼共渗 4.稀土硼铝共渗

摘要：模具热处理不当是造成模具失效的重要原因之一，本文研究了目前模具表面强化处理的一些新工艺，分析了低温化学热处理、气相沉积、激光热处理以及稀土元素表面强化等新工艺的模具表面强化特点，为使用表面强化技术提高模具使用寿命提供参考。 关键词：模具；表面强化处理；工艺；寿命 模具是各工业部门的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。目前，我国模具的寿命还不高，模具消耗量很大，因此，提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。模具热处理对使用寿命影响很大。我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表面强化工艺，本文着重四个方面叙述如下， 一、低温化学热处理 1.离子渗氮 为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表面脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较浅，过渡层较陡，温度测定及温度均匀性仍有待于解决。 离子渗氮温度以450～520℃为宜，经处理6～9h后，渗氮层深约0.2～0.3mm。温度过低，渗层太薄；温度过高，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。离子渗氮其渗层厚度以0.2～0.3mm为宜。磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次离子渗氮后，可重新投入使用，从而可大大地提高模具的总使用寿命。

模具材料及热处理

模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积AV，以P/AV的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。 2.1.4硬度值对照表：