1模具材料及热处理的研究与应用
模具材料及应用教案
模具材料及应用教案第一章：模具材料概述1.1 模具材料的定义1.2 模具材料的作用1.3 模具材料的分类1.4 模具材料的性能要求第二章：模具材料的选用原则2.1 模具设计及制造过程中的材料选择2.2 模具使用环境对材料的影响2.3 模具材料的性能指标2.4 模具材料的成本考虑第三章：常用模具材料的特点与应用3.1 冷作模具材料3.2 热作模具材料3.3 塑料模具材料3.4 粉末冶金模具材料3.5 陶瓷模具材料第四章：模具材料的制备与加工4.1 模具材料的制备方法4.2 模具材料的加工工艺4.3 模具材料的表面处理4.4 模具材料的质量控制第五章：模具材料的失效与预防5.1 模具材料的失效类型5.2 模具材料的失效原因5.3 模具材料的失效预防措施5.4 模具材料的维护与保养第六章：模具材料的标准与检测6.1 模具材料的国家标准和行业标准6.2 模具材料的标准制定流程6.3 模具材料的检测方法6.4 模具材料的质量认证第七章：模具材料的可持续发展与环保7.1 模具材料对环境的影响7.2 环保型模具材料的研究与发展7.3 模具材料的生产与使用过程中的节能减排7.4 模具材料的回收与再利用第八章：模具材料在汽车工业中的应用8.1 汽车模具的材料选择8.2 汽车覆盖件模具材料的应用8.3 汽车冲压模具材料的应用8.4 汽车塑料模具材料的应用第九章：模具材料在电子行业的应用9.1 电子产品的特点与模具材料的选择9.2 电子模具材料的应用实例9.3 电子模具材料的性能要求9.4 电子模具材料的趋势与发展第十章：模具材料的未来发展趋势10.1 新型模具材料的研究方向10.2 模具材料的高性能化10.3 模具材料的智能化10.4 模具材料的绿色化重点和难点解析重点一：模具材料的性能要求及选用原则性能要求：重点掌握模具在不同工作环境下的性能需求，如硬度、韧性、耐磨性、耐蚀性等。
选用原则：理解模具设计及制造过程中材料选择的影响因素，包括工作环境、模具类型、成本预算等。
材料的热处理对力学性能的影响研究
材料的热处理对力学性能的影响研究材料的热处理是通过加热和冷却来改变材料的结构和性能的过程。
在现代工程中，热处理是一种常见的处理方法，被广泛应用于各种材料的生产和加工过程中。
本文将探讨材料的热处理对力学性能的影响，并分析其中的原理和应用。
一、热处理的基本原理热处理是通过控制加热和冷却的速率，使材料发生相变或晶体结构改变，从而达到改善力学性能的目的。
常见的热处理方式包括退火、正火、淬火和回火等。
1. 退火处理：退火是将材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
退火处理可以消除材料中的应力和组织缺陷，提高其延展性和塑性。
退火后的材料通常具有良好的可加工性和韧性。
2. 正火处理：正火是将材料加热到适当温度并保持一段时间，然后以适当速度冷却的过程。
正火处理可以增加材料的硬度和强度，但保持一定的韧性。
正火后的材料通常用于制造工具和机械零件。
3. 淬火处理：淬火是将材料迅速冷却到室温的过程。
淬火能够使材料形成马氏体，从而提高硬度和强度。
淬火后的材料通常用于制作刀具和齿轮等需要高强度和耐磨性的零件。
4. 回火处理：回火是将材料加热到适当温度并保持一段时间，然后缓慢冷却的过程。
回火处理可以减轻淬火的脆性和内应力，提高材料的韧性和韧性。
回火后的材料通常用于制造弹簧和弹簧等需要较高韧性和强度的零件。
二、热处理对力学性能的影响热处理可以显著改变材料的力学性能，其具体影响如下：1. 硬度：热处理可以显著影响材料的硬度，使其具有更高的抗压强度和硬度。
通过淬火处理，材料中的马氏体相会增加，从而提高硬度。
而通过退火和回火处理，材料的硬度会减少，使其更易加工和变形。
2. 强度：热处理可以使材料的强度得到显著提高。
正火和淬火处理能够改善材料的晶体结构和相变，从而增加其强度。
此外，热处理还能使材料中的晶界、晶粒得到细化，提高材料的强度和韧性。
3. 韧性：热处理对材料的韧性也有显著影响。
退火和回火处理可以减少材料中的内应力和组织缺陷，提高其韧性和延展性。
关于模具材料的热处理技术的研究
３ ． ５ 高效 、环 保 、耐磨 表面 改性 技术
通用 型模 具 材 料 ， 无法 将 材料 特 点 、工 况 条 件 、使 用 寿命 综 合 考虑 ， 使模 具 材料 无法 充分 发挥 性 能效 率 。 ２ ） 挑 战 。将 工 况条 件 、失效 特 征 、寿命 指标 与材 料 性 能特 点建 立关 系 图 ， 完成 材 料产 品系 列化 、 性 能 系列化 、 应 用 系列 化 ； 将 材料 性 能 与模 具 工 况实 现 最佳 对 接 ， 实现 材料 性 能 的最 佳 发 挥 、模具 寿命 的最 优体 现 。 ３ ）目标 。通 过 对模 具材 料 的 系列化 开发 ， 实 现 各类 模具 使 Ｊ ｝ ｝ ｊ 条件 与 材料 性 能 特 点 的对接 ， 专材专用 ， 既充 分 发挥 材 料 的 性 能特 点 ， 又 有 效 提 高模 具 的使 用 寿 命 ， 还 大大 降 低 材料 的生
３ ）目标 。在 高 端 模 具材 料 制 备技 术上 全 面赶 超 发达 同 家 ， 使 国 内高 、中端模 具材 料 国产 化 。 ３ ． ３ 高性 能特种 模具 材料 的 开发 与制备 技术
１ ） 现状 。极端 Ｔ况 条件 下 的材料 无合 适材 料选用 。 如温 锻 、
镁合 金压 铸 、高速镦 锻 、钢 管挤 压顶 头等 。 ２） 挑 战。 针 对极 端Ｔ 况 条件 下模具 对材 料性 能 的苛 刻要 求 ， 研发 性 能特 点突 出的模 具新 材 料及 相应 的制备 和处 理技 术。 ３ ）目标 。商 能 特 种模 具 材料 全面应 用 于工 业生产 ， 满 足
３ 关键技 术
３ ． １ 高 寿命 专用 模具 材 料的开 发 与制 备技 术 １ ） 现 状 。实 际 工况 中可 选用 的模具 材料 范 围很 小 ， 基本 为
国内模具材料发展及其应用
ａ 淬透性和淬硬性 。淬透性 主要取决 于钢 的化 学 ． 成分 、 合金 元素 含量 和淬 火前 的组 织 状态 。淬 透性 好 的模具 钢淬 火时采 用较 温 和的冷 却介 质 ， 获得较 深 可
的硬化层 。淬硬 性 主要取 决 于钢 的含 碳量 ， 以对 要 所
ห้องสมุดไป่ตู้
小 、 匀 的球 形 碳 化 物 分 布 。当 常 规 球 化 退 火 工 艺 均 效 果 不理 想 时 ， 以调 质增 加 一道 调 质工 序 ， 可利 可 也 用 锻 后余 热 直接 进 行球 化 退 火或 循环 球 化退 火 。将
及 耐蚀 性 ； 热作模 具钢 的工作 条件 较 为 恶劣 ， 作模 具 钢在 工作 温 度 下具 有 高热 强 性 、 好 的综合 力 学 而 热 较
性 能 、 定的抗 氧 化性 及较 高的使 用寿命 。最后 对模 具钢 的研 发 进行 了展 望 。 一
关键 词 ： 具 用钢 ； 模 冷作 模 具钢 ； 作模 具钢 ； 热 塑料模 具钢 中 图分 类号 ： Ｇ １ Ｔ ４ 文献 标志码 ： Ｂ
加 工 工 艺
材 料 研 究
国 内模 具 材 料 发展 及其 应 用
李保 健 ， 利 萍 钟
（ 南林 业 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 南 长 沙 ４ ０ ０ ） 中 湖 １ ０ ４
摘 要 ： 绍 了模 具选 材 的基本 原 则 ， 介 并且 指 出模具 的使 用寿 命 主要 受材料 和 热 处理 工 艺的影 响 ， 分
１ ）模具 的工 况 因 素 。根 据 模 具 受 冲击 力 的不 同要求 ， 强度 和 韧 性 有 所 不 同 ， 其 同时 ， 具 工 作 温 模
度 对 冷作 与热 作模 具所 选用 材 料 的抗 热性 能提 出 了
模具材料的特点及应用领域
模具材料的特点及应用领域模具材料是制造模具的基础材料，它直接影响到模具的质量和使用寿命。
模具材料应具有一定的机械性能、耐磨损性和耐腐蚀性，以及良好的加工性能和热处理性能。
下面将介绍几种常见的模具材料的特点及应用领域。
1.低碳合金钢低碳合金钢具有优良的可塑性、韧性和焊接性能，是制造模具常用的材料之一。
低碳合金钢主要有45#、50#、55#等级别。
它们的主要特点是加工性好，易于切削加工，并且热处理性能稳定。
但是由于低碳合金钢强度较低，无法满足一些特殊模具的要求。
低碳合金钢的应用领域主要包括小型冲压模、塑料模和模具零部件的制造。
由于低碳合金钢的成本较低，适用于制造小型模具和量产模具。
2.工具钢工具钢是一类含有较高碳、硅、锰、钼、钢铁元素的合金钢，具有优良的耐磨损性和切削性能。
常用的工具钢有12Cr、D2、S45C、S50C等。
这些工具钢经过热处理后，可以获得较高的硬度和耐磨性。
工具钢主要用于制造大型冲压模、塑料模和高性能模具零部件。
由于工具钢具有较高的强度和硬度，可以满足复杂模具对材料性能的要求。
3.硬质合金硬质合金是一种金属材料，主要由钨钴硬质颗粒和金属结合相组成。
硬质合金具有高硬度、抗磨损性和抗腐蚀性能。
常用的硬质合金有WC-Co、WC-TaC-Co 等。
硬质合金具有优良的耐磨性和切削性能，可以用于制造模具的耐磨零件。
硬质合金主要应用于冲模的切削刃、塑料模具的喷嘴和模腔等耐磨部件。
由于硬质合金具有优异的耐磨性能，可以延长模具的使用寿命。
4.不锈钢不锈钢是一类耐腐蚀性能较好的钢。
不锈钢具有优良的耐腐蚀性和耐高温性能，不易生锈。
常用的不锈钢有SUS304、SUS316等。
不锈钢具有良好的加工性能，可以满足一些特殊模具对材料的要求。
不锈钢主要用于制造模具的耐腐蚀零件和高温模具。
由于不锈钢具有较好的耐腐蚀性能和耐高温性能，可以满足特殊模具的要求。
5.铝合金铝合金具有良好的机械性能、切削性能和导热性能，是一种重要的模具材料。
我国模具材料的选择及热处理工艺的发展
我国模具材料的选择及热处理工艺的发展摘要：近年来，我国模具工业的发展很快，模具水平也在不断提高。
本文介绍了当前我国模具材料的先进选择方法及热处理工艺的发展状况，并预测未来模具的发展方向。
关键词：模具；材料选择；热处理；方向0 引言模具是工业生产的基础工艺装备，被称为”工业之母”。
75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。
作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛[1]。
中国的模具工业正步入了高速发展时期，模具材料的选择及热处理工艺作为模具工业两个关键环节，在模具工业中起着越来越重要的作用。
1 模具材料选用原则模具的选材过程是一个系统工程，它的影响因素很多。
一般来说，在选材过程中，模具材料应能达到使用性能足够、工艺性能良好、经济性合理的要求[2]。
1.1 满足使用性能要求模具材料的使用性能包括耐磨性、强韧性、疲劳断裂性能、高温性能、耐冷热疲劳性能、耐蚀性等性能。
在选材过程中首先要考虑的便是材料的使用性能要求，它模具材料的选用原则中是最基本的，也是最重要的。
1.2 满足工艺性能要求模具材料的工艺性能包括可锻性、退火工艺性、切削加工性、氧化脱碳敏感性、淬硬性、淬透性、淬火变形开裂倾向以及可磨削性能等。
材料的工艺性能决定了材料在加工过程的难易程度以及热处理性质等。
对模具材料的选择具有重要的决定作用，同时也是模具材料的选用原则中是最基本的要求。
1.3 满足经济性要求在给模具选材时，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。
因此，在满足使用性能和工艺性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。
2 模具材料选用方法在以往的模具设计过程中，设计者往往根据自己的经验判断。
对模具设计者而言，要想获得最佳的选材方案，则应该对材料性能有综合的把握能力并具有丰富的选材经验。
即便如此，在实际操作中仍有可能出现偏差。
热加工模具的材料选择及热处理
热加工模具的材料选择及热处理随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。
本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：热加工类模具用钢的材料分析热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。
它主要用于制造业和加工业。
它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。
热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。
为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。
所以，模具应属于标准化程度较高的产品。
一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。
一、热加工用模模具的功能和作用现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。
现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。
如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。
高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。
适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。
冲压模具常用材料种类及热处理
冲压模具常用材料种类及特性如何合理选取模具钢材?（1）模具的选材在设计模具时,合理选取材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作,模具的成形零件凸、凹模材料的选取尤应慎重,通常应考虑以下几点:①生产批量当冲压件的生产批量很大时,凸、凹模材料应选取质量高、耐磨性好的模具钢,对于模具的其他工艺零件的材料要求,也要相应地提高；在少量生产中,可采用成本低耐磨性较差的材料。
②被冲压材料性能、工序性质和凸、凹模工作条件当被冲材料较硬或变形抗力较大时,其凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料；对于凸、凹模工作条件较差的冷挤模,应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合力学性能较好的模具钢,同时应具有一定的硬性和耐热、抗疲劳强度。
③加工规格一般来料都没有加工,这些材料叫坯料,但坯料加工首先要经过铣床、磨床来达到一定尺寸之后才能制造模具。
（2）模具寿命与模具材料的关系①模具凹模刃口高度的估算方法a) 规定模具寿命为2000000~3000000次时,刃口每次研磨量为ffice:smarttags" />0.2mm,每次研磨后的生产量为200000~300000次。
刃口直身高度为2.5~3mm。
b) 若要模具寿命为5000000次,则刃口高度应取4~5mm。
②模具寿命与模具材料的关系凸模凹模通常采用的材料为XW-10、XW-5、XW-41、XW-42、SKD11（Cr12MoV）、ASP23。
以上四种主要钢材特性见表注: 1.以上各种参数均以XW-41为标准的比较值。
2.当冲件材料为SECC、SPCC、SPTE、T3时，通常选凸凹模材料为XW-41。
3.当冲件材料为不锈钢时，通常选凸凹模材料为ASP23。
金属材料现场快速鉴别的方法有哪几种？(1) 火花鉴别火花鉴别是将钢铁材料轻轻压在砂轮上打磨,观察所迸射出的火花形状和颜色,以判断钢铁成分范围的方法、材料不同,其火花也不同。
①20钢流线多、带红色,火束长,芒线稍粗。
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模具材料及热处理的研究与应用
【摘要】当前模具制造的成本费用比较高，尤其是一些比较精密复杂的冷冲模和塑料模以及压铸模等等各种模具。
在采用一定热处理技术之后可以提高模具的应用质量与使用性能，同时也可以大幅度的提高模具寿命，对比而言，有着特别显著的商业利益与经济效益，中国模具技术分析研究工作者也相当重视模具热处理技术的快速发展。
本文通过对一些热处理技术分析研究对模具材料的一些应用，希望对我国在模具材料及热处理的分析研究领域能有所帮助。
【关键词】模具制造热处理技术
前言：由于模具制造水平的不断提高，模具行业的先进技术也随之不断进步，模具国家产业化也取得了非常好的成绩，这些年来，我国机械制造技术不断进步，在模具行业的发展增长的势头也有所控制，模具技术的机械工业产品出口也在稳定增长，在这样一个大环境下，我国如何在模具制造技术方面打开一个新局面变得尤其重要，模具水平象征着一个国家的生产力，模具制造技术的发展也在影响着国家的经济的发展，有着十分重要的作用。
热处理技术与模具材料的组合也成为了人们眼中比较重要的问题之一，如何处理好这些方面的困境将是我们现在重要的课题之一。
一、真空热处理
模具钢经过真空热处理之后有比较良好的表面形态，变形比较小。
同大气下的淬火相比较而言，真空油淬之后模具表面硬化还算比较均匀，并且稍微高一些，最为主要原因是因为真空加热的时候，模具钢表面表现的活性状态，而且不脱碳，不能产生阻碍模具钢冷却的一层氧化膜。
而在真空之下加热，钢的表面有着一种脱气效果，因而拥有比较高的力学方面性能，加热炉内真空度越高，钢抗弯强度也就越高。
真空淬火之后，钢的断裂韧性也有所增高，模具寿命比常规工艺普遍提高百分之四十以上，甚至更高。
这种冷作模具真空淬火技术早已得到比较广泛的应用。
二、深冷处理
这些年来的分析研究工作表明，我们可以了解到，模具钢经深冷处理，可以提高其力学性能，一些模具经深冷处理后显著提高了使用寿命。
模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行，也可以在淬火与回火之后再进行一下深冷处理。
如果在淬火或者回火之后钢中仍然保留有一些残余的奥氏体，然而在深层次冷处理之后仍然需要再来进行一次回火。
深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。
深冷处理不仅用于冷作模具，也可用于热作模具和硬质合金。
深冷处理技术已越来越受到模具热处理工作者的关注，早已开发研究出一种专门用于深冷处理的设备。
不同钢种在深冷过程当中的组织上变化及其在微观机制及其对物质力学性能方面的影响，尚需进一步分析与研究。