试谈常用模具材料及热处理
常用模具材料及热处理课件
CONTENCT
录
• 模具材料概述 • 常用模具材料
• 模具材料与热处理实例分析 • 模具材料与热处理发展趋势
01
模具材料概述
模具材料的分 类
金属材料
如钢铁、铜合金、铝合金等，具有较高的强度和耐 磨性。
非金属材料
如塑料、橡胶、陶瓷等，具有较好的耐腐蚀性和绝 缘性。
复合材料
详细描述
回火的主要目的是消除淬火过程中产生的内应力，提高金属材料的韧性和塑性。 通过回火处理，金属内部的原子或分子的排列会变得更加稳定和有序，从而提高 金属的韧性和塑性。
表面热处理
总结词
表面热处理是一种只对金属表面进行加热的热处理工艺，通 过改变金属表面的组织结构和性质，提高其耐磨性、耐腐蚀 性和抗疲劳性能。
详细描述
表面热处理的方法包括表面淬火、化学热处理等。通过表面 热处理，可以在不改变金属内部组织结构的情况下，显著提 高其表面的硬度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。
04
模具材料与热处理实例分析
塑料模具材料及热处理
80%
塑料模具材料
通常选用3C1、3C2、3C3、3C4、 3C5等优质碳素结构钢，以及 CrWMn、9Mn2V、5CrW2Si、 GCr15等合金工具钢。
环保与节能要求
绿色制造技术
绿色制造技术以环保为核心，旨 在减少模具制造过程中的环境污 染，如废气、废水的排放和固体 废弃物的处理等。
节能技术
节能技术以降低能耗为核心，旨 在提高模具制造过程中的能源利 用效率，如采用新型的加热技术 和设备等。
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性。
硬质合金的优点是硬度高、耐磨 性好，缺点是韧性较差，容易发
工程材料基础-模具材料及热处理实例分析案例-5
案例1 Tl0钢冲裁凹模的热处理组合凹模如图1-1所示，模具材料为Tl0钢，硬度为60～64 HRC，要求了解材料的性能并掌握热处理规范。
图1-1 Tl0钢组合凹模T10钢为过共析低淬透性冷作模具钢，含碳量在0.95%～1.15%之间，价格便宜，原材料来源方便，加工性能良好，淬火温度低，热处理后具有较高的表面硬度和较好的耐磨性。
由于碳素工具钢淬透性低、淬火温度范围窄、淬火变形大，因此不宜制作大中型和复杂的模具零件，只适宜制造尺寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。
T10钢热处理性能较好，在780℃～800℃加热，仍保持细晶粒组织，而且淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，有利于耐磨，所以应用较广，适宜制造耐磨性要求较高的模具，如冷冲模、拉丝模、切边模等。
碳素工具钢的淬透性依工件大小差异很大。
实践证明：截面尺寸小于4～5 mm时油冷可淬透；5～15 mm时必须水冷才能淬透，超过20～25 mm时水冷也不能淬透。
碳素工具钢淬火后存在较大内应力，韧性低，强度也不高，必须再经过低温回火，使钢中的残余内应力消除，力学性能得到改善，模具才能得以应用。
该模具是组合凹模，其中15mm处为配合尺寸，要求变形小。
因孔型多，尺寸较大，采用Tl0钢淬火变形开裂可能性较大，要保证T10钢淬火变形小，常采用碱浴分级淬火。
而该模具厚度为32 mm，超过了Tl0钢碱淬的临界尺寸，不能淬透；若采用水淬油冷，销钉孔处又易开裂，现采用预冷后三液淬火，其工艺曲如图1-2所示。
图1-2 T10钢组合凹模的淬火工艺曲线采取的热处理工艺措施有：(1)延迟淬火。
T10钢模具淬火过程中，热应力起主要作用。
延迟淬火是减少热应力的措施之一，其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到740℃左右然后进行淬。
740℃左右时，模具呈樱红色，表面挂白盐。
(2)由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非工作部位硬度要求不太高，可采用仅使刃口局部淬硬的方法，以减小模具淬火后的比容变化；有利于防止淬火变形。
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
模具材料及热处理模具是工业生产中不可或缺的工具。
它们在各种制造过程中被广泛使用，以制造各种产品和零件。
模具质量直接影响着产品制造的质量和成本。
因此，选择合适的模具材料和热处理方法至关重要。
模具材料是制造模具的关键因素之一。
选择模具材料需要考虑多个因素，包括材料的强度、硬度、耐用性、加工易度和成本等。
目前，常用的模具材料包括钢、铝、铜、金属陶瓷和塑料等。
钢是一种广泛使用的模具材料。
特别是工具钢，它具有高硬度、高强度、高耐磨性和耐高温等优点。
根据不同的用途和要求，可以选择适合的工具钢。
其中，冷作模具钢常用于制造冲孔模、切割模和弯曲模等，而热作模具钢则适用于制造压铸模、锻造模和挤压模等。
铝模具则是适用于需要轻质、高效和高精度的生产领域。
铝模具具有良好的导热性、成本低廉和制作过程简单等优点。
当生产的产品需要进行高温或高压加工时，铝模具的优势就不再明显。
相较于钢和铝，铜材料被广泛应用于高精度、高速度加工和模具表面处理领域。
铜模具通常具有优异的热传递性和导热性，因此适用于需要特殊表面处理的行业，如金属喷涂和塑料注塑。
金属陶瓷材料是当下热门的模具制造材料之一。
金属陶瓷模具具有高硬度、高耐磨性、低热膨胀系数和优异的绝缘性等特点。
因此，金属陶瓷模具可以在高温和腐蚀的环境下长期使用，并且在一些高精度生产中更是一种必要的选择。
塑料模具在人们的日常生活中已经广泛应用。
它们具有成本低廉、制作过程简单和框架结构简单等优点。
然而，塑料模具的强度和耐磨性与其他材料相比较低，适用范围也相应较窄。
因此，仅适用于生产中不需要高精度或高要求的产品中。
除了选择适当的模具材料之外，热处理方法对于模具使用寿命和性能也至关重要。
热处理包括退火、正火、淬火和淬火回火等过程，可以使不同类型的材料达到不同的性能要求。
退火是一种简单的加热和冷却方法，可以使模具材料变得更柔软、易于加工和成形。
而正火过程可以将模具材料中的样变消除，并使其具有适当的强度和硬度。
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。
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。
模具材料及热处理
模具材料及热处理来自：模具网时间：2008-2-15 15:58:47 浏览：231 次编辑：星华模具材料及热处理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。
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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常用模具材料及热处理一．冲压模
1.冲模工作零件常用材料及硬度要求
二塑料模
1.塑料模工作零件常用材料及热处理工艺
2.塑料模一般零件用料及热处理要求
三．压铸模
四．常用塑料种类
ABS：俗名工程塑料，可用于连接件、座椅背、座板，它是塑料中能进行电镀（水镀）主要原料。
PP：俗名聚丙烯，用于五星脚、扶手、脚垫以及强度要求不高连接件。
缺点：耐磨性差、表面硬度低。
PVC：俗名聚氯乙烯，主要用于封边件、插条件。
它适应于挤出成型，同时PVC材料属塑料件中不燃材料，加工成型温度稳定性差、特别是颜色的稳定性不好。
PU：俗名聚氨酯。
主要用于扶手（发泡）配件。
POM：俗名赛钢。
主要用于耐磨件如脚垫、脚轮、门铰、合页等。
性能耐磨、耐压、但尺寸稳定性较差。
PA：俗名尼龙。
主要用做脚垫、五星爪、脚轮等耐磨、寿命要求高的地方。
特点：耐磨、耐压、高强度室内使用寿命长，个别型号如PA66耐高温达2200，缺点是在太阳底下晒易改变性能、易断、耐候性差。
PMMA：有机玻璃（俗称亚加力）。
塑料中有五种透明材料，而PMMA是其中一种透明度最高，工件切割时有醋酸味，加工变形容易，用开水浸泡能整形变弯。
缺点：表面易划伤，硬度偏低，弯曲时容易龟裂，价格比ABS高20%以上。
PC：俗称聚碳酸酯。
该品种也属透明材料，表面硬度高、耐划伤、耐冲击力强、强度高、耐候性好（即不怕阳光照射）。
家具中屏风隔板阳光板便是此材料中空挤塑成型。
特点：价格成本高，比PMMA高约40%左右。
PE
PC
40Cr ABS
pvc塑料颗
粒
H13。