常用模具材料与热处理
冲压常用设计资料模具材料及热处理
冲压常用设计资料模具材料及热处理模具材质及热处理（也称热加工）是冲压模具设计和制造中的关键因素。
比如，冲压模具由于高强度，耐磨，易加工等优点而被广泛应用于冲压行业中。
1.钢材热处理：
a)热处理的主要目的是改变材料的机械性能和热外形，以满足特定工艺要求。
b)热处理可以改变冲压模具中的残余应力，改善其强度、韧性、耐磨性、耐冲击性、可塑性等特性。
c)常见的热处理方法有淬火、回火、正火、变形等，用于增强材料的硬度和耐磨性。
2.模具用钢材：
a)模具钢主要有H13、SKD61、SKD11、D2、4Cr5MoSiV1等。
其特性都是高强度、高硬度、耐磨、耐热等。
b)H13铸钢集成度高，硬度和耐磨性高，机械性能优异，耐温高，可以达到1300℃，因此是常用的模具钢材料；
c)SKD61是常用的模具钢材，具有高硬度、高强度、高热稳定性、耐热强度高等特点，适用于精密模具制造；
d)SKD11是碳钢模具材料，具有高硬度、高耐磨性、适应性好、可塑性和韧性高等特点，适用于制造大尺寸模具。
3.冷作工处理：
a)冷作工处理技术是指钢材的减薄精密加工，是冲压模具设计和制作中一种重要的加工方法。
将热加工工件冷加工，表面精度可提高，加工性能更好；
b)冷作处理工艺诸多。
常用模具材料及热处理
常用模具材料及热处理常用的模具材料有许多种，每一种材料都具有独特的特点和适用范围。
而热处理则是在模具制造过程中必不可少的一步，可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。
以下是几种常用的模具材料和热处理方法。
一、常用的模具材料：1.铝合金：铝合金具有良好的导热性能和成型性能，重量轻，价格便宜。
适用于制造小型模具或高精度的塑料模具。
2.铝青铜：铝青铜具有良好的导热性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，适用于制造高速冲压模和注塑模。
3.铜合金：铜合金具有良好的导热性能和热膨胀系数，适用于制造大型的冲压模和注塑模。
4.微晶玻璃钢：微晶玻璃钢具有高强度、耐磨性和抗腐蚀性能，适用于制造大型的冲压模和注塑模。
5.构造钢：构造钢具有高强度和耐磨性能，适用于制造大型的冲压模。
6.热作模具钢：热作模具钢具有优良的耐热性和抗热疲劳性能，适用于制造高温下工作的模具。
7.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和高温强度，适用于制造化学模具和食品模具。
二、热处理方法：1.淬火：淬火是常用的热处理方法之一，通过迅速冷却材料，使其获得高硬度和高强度。
淬火温度和冷却介质根据材料的不同而不同。
2.回火：回火是淬火后的一个步骤，通过加热材料到一定温度并保持一段时间，降低材料的硬度和脆性，提高其抗冲击性和韧性。
3.淬火回火：将材料先进行淬火然后回火的组合处理，既能获得高硬度也能提高韧性。
4.预淬火：预淬火是在热处理之前先进行一次淬火，然后再进行其他热处理工艺，可以提高热处理的效果。
5.淬火再回火：在完全淬火和回火的基础上，再进行一次淬火和回火，以进一步提高材料的性能。
6.等温淬火：将材料加热到一个特定温度并保持一段时间，然后进行快速冷却，可以使材料获得均匀细小的组织和高硬度。
7.渗碳：通过在材料表面渗入一定的碳元素，提高材料的表面硬度和耐磨性。
总结：常用的模具材料有铝合金、铝青铜、铜合金、微晶玻璃钢、构造钢、热作模具钢和不锈钢等。
热处理方法包括淬火、回火、预淬火、淬火回火、等温淬火、淬火再回火和渗碳等。
模具材料及热处理
看 ，几乎所有的金 属零 件，如锻件 、冲压件 、铸件 、粉
未冶金零件 ，以及非 金属零 件 ，如塑料 、橡胶 、玻璃 、
陶瓷等制品都是用模具成形的 。从工业产品行业上看 ，
模具是 汽车 、摩托 车 、航 空 、航天 、机 电 、电器 、仪 表 、家电、兵器 、日用品和玩具等 工业必不可少的工艺
４ Ｃｒ Ｍ Ｏ （ ｓ ０ Ｎｉ Ｖ７ Ｉ ０标 准 ） ２ Ｎｉ Ｖ （ 、 Ｃｒ ３ ３ 日本 ） 、 ５ ｌＣｒＯ 、５ ｌＮｉＣｒＭｏ Ｖ （ Ｍｎ ８ ｌＶ２ Ｍｎ ５ ５ ８ ２ ２ 日本 ）及低碳
高速钢 系列。
术落后 ，模具 制造周期长 ，质量差 ，成本高 ，模具 的寿
国，但还 不是强国 ，模具的制造水平和使用 寿命与世界 上 发达 国家相比 ，还有很大的差距 。由于人 才匮乏 ，技
２ Ｃ ｉＶ Ｓ ｉ、 ６ Ｃ Ｓ ｉ ｒ３Ｍ Ｏ２ Ｎ ｒ５Ｍ Ｏ ３ Ｗ ２ Ｖ ｉ、 Ｔ ６ ４ ｏ Ｎｉ Ｗ Ｖ、 ５ ４ ５ ｏ Ｖ、 ５ ４ ｏ Ｓ Ｍ ｎ Ａ 、 Ｃｒ Ｍ ３ ２ Ｃｒ Ｗ Ｍ ２ Ｃｒ Ｍ ３ ｉ Ｖ ｌ
能。 目前 ，我 国常用冷 作模具材料大致分为 四大 类 ：碳
素工具钢 、合金 工具钢 、高速钢 、硬质 合金 。市场 流通
以Ｃ ｌＭｏ ｒ２ Ｖ、Ｃ Ｍｎ ｒ 、ＴＩＡ等传统材料 为主，比较新 的 Ｏ
模具钢 ，￣ ＤＳ Ｉ 、ＧＤ、ＣＨ、ＬＤ、ＧＭ、Ｅ ５ ５ 、 ］ Ｒ 、６ Ｎｂ
的高温 下工作 ，要求模具材料具有较高 的强度、硬度 、 耐磨性 、抗 冷热疲劳性能 、抗氧化性能 和抗 特殊介质的
类 ，并且都有 专门模具材料 ，但也不是绝对的 ，并非专
第六章 模具材料和热处理技术
3．冷拔模具与成型模具钢性能的要求
成型模具的主要失效形式是磨损，而拉拔模具 除了严重的磨损以外，还会产生胶合现象。 拉拔模的性能要求主要是具有较高的耐磨性， 凸模硬度一般要求是58～62HRC，凹模硬度要求是 62～64HRC，并且还要求具有良好的抗咬合性。成 型模具的耐磨性要求比较低， 通常凸模的硬度为 54～58HRC，凹模的硬度为56～60HRC，但要求韧 性较高。
（2）硬质合金模具材料的种类 普通硬质合金包括YG8、YG15、YG20、 YG25等。钢结硬质合金包括GT23、TLMW50、 DT等。我国生产的钢结硬质合金的热处理规范如 表6-2所示。
6.3 热作模具材料及热处理
热作模具主要用于热变形加工和压力铸 造的模具。热作模具在工作中承受着很大的 冲击力，模腔和高温金属接触后，模具本身 温度达300℃～400℃，局部可达500℃～ 700℃，有的甚至达到1 000℃左右，还要经 受反复的加热和冷却。在时冷时热状态下， 容易使模具的工作表面产生热疲劳裂纹，另 外炽热金属被强制变形时，与模具型腔表面 摩擦，模具极易磨损并且硬度降低。
（2）高强度高耐磨冷作模具钢的种类 包括W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、 W12Mo3Cr4V3N等高速钢。 （3）高强度高耐磨冷作模具钢的实例 例1：W18Cr4V钢 例2：W6Mo5Cr4V2钢
5．高强韧性冷作模具钢及热处理
（1）高强韧性冷作模具钢的性能 高强韧性冷作模具钢的强度、韧性、冲击疲劳 断裂抗力，均优于高速钢或高碳高铬钢，而抗压性 和耐磨性稍逊于前者。使用寿命比高速钢或高碳高 铬钢大幅提高。
6.1.3 模具材料的分类
6.1.4 模具材料的发展趋势
① 由于压力加工工艺迅速发展，新工艺不断 出现，对模具材料的性能要求也越来越高。 ② 模具热处理新技术，特别是表面强化处理 工艺发展很快，在模具中广泛应用。 ③ 根据生产发展需要和本国资源情况，模具钢 号不断筛选精简、补充更新。 ④ 当前模具材料以工具钢为主，也使用高强 度结构钢、粉末冶金材料、有色金属和塑料等。
第二节冷作模具材料及热处理规范
① 要求耐磨性和热硬性高的模具： 1020~1040℃淬火，520~540℃三次回火。
②要求韧性好、变形小的模具：960~980℃分级淬火， •270~290℃回火二次。
• Cr12钢： •只适用于制造冲击负荷小、耐磨性要求高的冲 切薄硬钢板的冲裁模。
• Cr12MoV和Cr12Mo1V1钢： •广泛用于制造大截面、形状复杂的重载模具，如切 边模、落料模、滚边模、拉丝模。
Cr12Mo1V1脆断倾向最小，模具寿命是 Cr12MoV的几倍。
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第二节冷作模具材料及热处理规范
•
抗压强度较低
• ②高温淬火及高温 •性能特点：具有高耐磨性、热硬性及较高抗压强度。
• ③中温淬火及中温回火 •性能特点：最好的韧性，较高的断裂韧度。
• Cr12 型钢淬火可采用空冷、油冷、分级淬火，
回火可采用油冷或空冷，回火次数1~3次。
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第二节冷作模具材料及热处理规范
•3、应用范围
•2)退火与正火 • 退火工艺：加热790~830℃，等温700~720℃， 保温1~2h，炉冷至550℃出炉。 • 锻造不良，出现网状碳化物或粗大晶粒时，需正火。
• 正火工艺：930~950℃保温后空冷
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第二节冷作模具材料及热处理规范
•3)淬、回火 •图2~6、2~7为CrWMn钢的力学性能与淬火温度的关系：
•正火工艺： • 加热温度 930~950℃。 • 冷却方式 小型模块，空冷；较大模块， 鼓风或喷雾；大型范
•3）淬火与回火
•淬火加热温度：830~860℃，油冷。 尺寸较大或分级淬火的模具，宜选840~860℃。 尺寸较小模具，宜选830~850℃。 箱式炉加热应比盐浴炉加热温度高。
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。
冲压模具金属材料及热处理工艺技术要点
冲压模具金属材料及热处理工艺技术要点摘要：冲压模具常用金属材料热处理工艺，需要严格控制各个环节质量，保证金属材料性能的基础上，经过热处理后经过冲压处理成为设备零部件，促进设备抗磨损与耐压性能提升，延长设备使用寿命。
但金属材料热处理过程中容易出现变形问题，变形严重时直接造成材料开裂，影响到材料质量，本文就此展开论述。
关键词：冲压模具；热处理工艺；技术控制1、冷冲压模具常用金属材料1.1碳素工具钢材料在我国碳素工具钢的产量非常大，使用也非常广泛。
这主要是因为碳素工具钢具备一些显而易见的优点：第一，可锻性好，方便锻造成所需的形状；第二、退火易软化，退火之后迅速软化，便于下一步的加工流程；第三、切削加工性好，因为碳素工具钢硬度小，非常容易进行切削处理；第四、价格便宜，这是决定碳素工具钢得以广泛使用的根本原因。
但同时，碳素工具钢也还存在许多不足之处，比如淬透性低，需额外通过水作为加工过程中的冷却剂，如此就会造成碳素工具钢发生更多的变形及断裂等问题。
因为碳素工具钢具备的这些优缺点，它适用的模具一般都具有这样的特点：尺寸较小，受力不大，形状较为简单，且对形状的变行要求不是很高，用碳素工具钢制作这样的模具，可以节省大量资源，但对于那些大受力、形状复杂、形状变形要求高的模具用碳素工具钢并不适合。
1.2高碳高铬模具钢材料与碳素工具钢相比，高碳高铬模具钢表现出了更好的淬硬性、淬透性、耐磨性，高碳高铬模具钢因为本身不容易发生变形等特性，被看作是高耐磨及微变形模具钢，高碳高铬模具钢要比高速钢在承载能力方面稍低。
高碳高铬模具钢的缺点是碳化物有比较严重的偏析问题，在实际冲压过程中必须对其反复进行改锻、镦拔，以逐步改善材料内碳化物的均匀水平，如此才会提升高碳高铬模具钢的使用性能。
1.3高速钢材料目前使用的高速钢，多是通过添加钼系元素等方式锻造出来的，高速钢因而具有非常优秀的使用性能，优势最明显的地方就是热塑性及强韧性都非常高，也因此获得非常大的发展空间，在冷作模具高精度及大批量工业化生产中，占有非常重要的地位。
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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较高。回火稳定性好，热处理变形小。
·CrWMn钢：（各种中小பைடு நூலகம்冷作模具） 钨形成的碳化物硬度很高，钨能细化晶粒，提高
韧性。淬火后残留奥氏体较多，故变形小。
·9Mn2V钢：（冲裁模、弯曲模） 钒（V）的加入能显著细化晶粒和提高韧性。
·4Cr3Mo3W4VNb钢：代号GR 高温性能良好，热作模具钢。
·8Cr2MnWMoVS钢：
适用于精密塑料模。空冷微变形，易切削。 调质状态硬度HRC40-50。调质后切削即可直 接适用，不存在热处理变形。
·7CrSiMnMoV钢： 高强度和韧性好，焊接性能好。适合于制造
结构形状复杂的模具零件。
特点： ⅰ.具有钢的可锻性、可机加工性、可热处理等性
能，热处理变形极小。 ⅱ.淬火后具有硬质合金的硬度和刚性。
两大类 :
ⅰ.碳化钛（TiC）作硬质相； ⅱ.碳化钨（WC）作硬质相。 许多性能因基体（粘结剂）种类不同而不同
可作硬质合金基体的有铬钼钢、不锈钢、高 速钢等。 （性能和一般化学成分见P245表A-3和表A-4）
第二章 常用模具材料及热处理
§1 常用模具材料 §2 模具热处理 §3 模具表面强化处理
§1常用模具材料 模具材料主要是满足特定要求的钢材。也有
一些其它类型的材料。
钢：炭钢（普通碳素结构钢、优质碳素结构 钢、碳素工具钢）
合金钢（合金结构钢、合金工具钢、不锈钢）
牌号
普通碳素结构钢的牌号用其屈服强度表示， 即 “ Q×××”。 如 Q235（ 相 当 于 旧 牌 号 A3）。
合金元素含量1.5％-2.5％标为“2”， >2.5％-3.5％标“3”，以此类推。
一.常用模具材料
可用于制造模具的材料种类繁多，包括各种碳素工 具钢、合金钢、硬质合金、铸铁、有色金属及合金、 非金属材料等。
①.碳素合金工具钢
含碳量：0.7％-1.4％
主要牌号：T7(A)、T8(A)、T10(A)、T12(A)。
特点：价格便宜、切削性能好。淬火后有较高硬度 和耐磨性，淬透性低，淬火时必须急冷，变形开裂 倾向大、回火稳定性差，红硬性低（<250° C）
适用范围：尺寸小、形状简单、负荷小、冷作模具。
②合金工具钢
⑴ 低 合 金 工 具 钢 ： CrWMn、9Mn2V、5CrNiMo、 9SiCr、GCr15、5CrMnMO
优质碳素结构钢的牌号用其平均含碳量的万 分率表示，如20钢、45钢、40钢等。
碳素工具钢的牌号用其平均含碳量的千分率 表示，如T8、T10(A)。
合金钢的编号原则
“数字+合金元素符号+数字”。最前面的 数字表示平均含碳量：结构钢用万分率， 两位数字；工具钢用千分率，一位数字。 含碳量很高时不表示。合金元素符号后的 数字表示平均百分含量，小于1.5％时可不 标出。
钨钴（YG）：强度、韧性较高，多用于制造模 具。
钨钴钛（YT）：较高的红硬性和抗氧性。
万能硬质合金（YW）：高强度、高硬度。 （成分、性能可见P244表4-2）
②钢结硬质合金
以合金钢为基本，金属碳化物（TiCiWC）作硬质 相，用粉末冶金方法生产的一种新型模具材料。 它是在具有一定强度和硬度的合金钢基体上，弥 散分布许多细小硬质颗粒。
拔以打碎粗大碳化物，并使其分布均匀。
需经多次回火，从而使大量残余奥氏体大 部分转为马氏体，并使马氏体析出弥散碳 化物。（300°C左右为回火脆性区）
⑷硬质合金和钢结硬质合金
① 硬质合金
以难熔的金属碳化物（WC、TiC等）作硬质相， 以铁族金属（Co或Ni）为粘结相，用粉末冶金 方法生产的一种多相组合材料。
锰的含量一般控制在<2％。
·9SiCr钢：（搓丝板、滚丝模） 250°C回火时有回火脆性。较高的淬硬性
和较好的回火稳定性。淬透性优于9Mn2V。
·GCr15钢：
常用的轴承钢，具有较高的淬透性和耐磨性。
铬的加入有利于提高淬透性、细化碳化物并使其 分布均匀。
5CrMnMO
钢：（弯曲热态模、切边模）
布不均匀性严重。 Cr12钢的强度和韧性比Cr12MoV低。
D2钢是近年用来替代Cr12MoV钢的新钢种。 D2钢的碳化物数量增多颗粒较细。
C
3Cr2W8V 0.30.4％
Cr
2.22.7％
W
V
7.5-9％ 0.20.5％
H13
0.38％C 5.3％Cr 1.3％Mo 0.9％
1.0％Si
·3Cr2W8V钢和H13钢（4Cr5MoV1Si）、H11钢 （4Cr5MoVSi）钨系低碳高合金钢。
⑶高速钢
钨 系 高 速 钢 （ W18Cr4V） 钼 系 高 速 钢 （W6Mo5Cr4V2钢）
在高温（600°C）下仍保持高强度、高硬度、 高耐磨性和好的韧性。
钢中含碳量为0.7-0.9％，合金元素含量超过 15％，属莱氏体钢。
高淬透性，空冷即可淬硬。
高速钢含有大量粗大碳化物，且分布不均匀， 不能用热处理方法消除之。必须反复十字镦
二.模具钢材的选用
模具钢材的选用及其锻造或热处理是模具制 造技术中的关键之一。对提高模具质量和延 长模具寿命有很大的影响。
选用模具材料时，需要综合考虑模具的工作 条件、性能要求、形状和尺寸、结构特点等。 对模具材料的性能要求有时会遇到矛盾，则 需适当取舍、协调平衡解决。
H13钢除强度略低于3Cr2W8V钢外，其它力 学性能均优于3Cr2W8V钢，是其替代钢种。 较好的氮化性能。
较小的热膨胀系数，较好的耐磨性和红硬 性，良好的导热性。热处理变形小、但高 温韧性差。
·3Cr3MoW2V钢：代号HM1 适合于急冷急热条件下工作。 ·5Cr4W5Mo2V钢：代号RM2
5CrNiMo
中碳低合金钢，典型热作模具钢。强度高，韧性 好。
淬透性好，抗回火性好，导热性和耐热疲劳性好， 耐磨性好。
⑵高合金工具钢：
·Cr12型钢： 包括Cr12和Cr12MoV高碳高合金钢、工具钢、
莱氏体钢 淬透性高、淬火硬度极高、热变形小。 Cr12钢的含碳量较Cr12MoV高，碳化物多但分