模具材料与热处理论文
热处理对模具的影响
热处理对模具的影响[摘要] 热处理的方法和工艺是直接影响模具的使用性能及寿命的重要因素。
本文着重分析并总结了在热处理技术方面对模具造成的影响。
对模具设计和制造具有重要的参考价值和推广意义。
[关键词] 热处理工艺方法影响现代模具制造业在材料的选择上，仍然以金属材料为主。
而金属材料本身的机械性能不能直接满足模具的使用性能要求，只有通过合理的热处理，才能获得其应有的性能指标，投入到模具制造中。
由于热处理是一项极其复杂的工作，其方法不正确及工艺安排不合理，都会给模具精度及寿命带来很大的影响。
下面从几个方面分析和解决热处理对模具造成的一系列影响。
一、热处理对模具材料性能的影响模具材料的性能是通过热处理来实现。
热处理的方法一般为退火、正火、调质、淬火、回火及渗碳、渗氮等。
在热处理过程中，由于金属材料本身所含元素的不同及使用性能要求不同，同样的热处理方法和工艺，所得到的性能指标也不尽相同。
特别是淬火和回火为模具零件的最终热处理，是保证零件机械性能的关键，对模具影响最为严重。
表现的性能为高硬度、高耐磨及消除内应力，例如5CrNiMo，淬火温度为8400C—8600C，采用油冷方式，回火时不同的温度值，所得到的硬度值也不相同，在4500C—4700C时，硬度为44HRC—47HRC；4900C—5100C时为40HRC—44HRC。
由此说明：在淬火后，回火温度的改变其硬度也发生改变。
在使用过程中应根据所需的性能指标淬火后选择合适的回火温度。
总之通过选择淬火和回火温度改变了材料的性能，获得了良好的硬度值及较高的耐磨性，以便投入到模具制造中。
由上可知，热处理方法的正确与否，工艺是否恰当，是保证其材料性能的重要因素。
因此，在选择过程中合理处置。
二、热处理对模具材料机械加工性能的影响模具材料以工具钢和合金钢为主，而这些材料本身具有较大的强度和硬度，给切削加工带来一定的困难。
为此必须在切削加工前来改善强度与硬度，其方法就是进行热处理。
模具设计中的热处理问题探讨
模具设计中的热处理问题探讨模具热处理是模具制造中的关键环节之一。
在模具的制造过程中，热处理对于模具的性能、寿命甚至是整个模具工艺都有着至关重要的作用。
因此，模具设计师需要对模具的热处理问题有着较为深入的了解和掌握，以确保模具质量的稳定和优化。
1. 热处理的基本原理及步骤热处理是通过改变材料的组织结构和性能来提高材料的硬度、强度和耐磨性等性能的方法。
模具的热处理通常可分为以下几个步骤：预热、加热保温、冷却和回火。
预热阶段是为了消除模具中的工作应力、缓慢升温，同时发挥了加热场的效应。
加热阶段将模具加热至所需的温度，并保持一段时间，以使模具中的结构发生相应改变。
冷却阶段是为了迅速降低模具的温度，并在最短时间内固定模具的组织结构，使之达到所需的硬度。
回火阶段是为了消除模具中的残留应力和提高其强度，同时使硬度得到柔化。
2. 热处理对模具性能的影响及要求模具的热处理不同于常规工艺用钢的热处理，更多的是要求在较高的温度下保持一段时间，并在水中迅速冷却。
这种处理方式使模具得到了更高的硬度和抗磨损性能，但同时也容易引起模具的变形或开裂，甚至缩短其使用寿命。
因此，热处理质量的好坏决定了模具的使用性能和周期。
在模具的热处理中，要根据模具材料的性质和使用条件来选择对应的热处理工艺，并对热处理过程中的温度、时间、冷却速度、回火温度和时间等参数进行精确的控制和调节。
此外，还要严格遵守处理规程，避免操作失误和设备故障，从而保证模具的热处理质量。
3. 模具热处理应用技巧模具的热处理中还需要注意以下几点技巧：（1）合理选择模具合金及热处理工艺。
不同的模具合金适用于不同的热处理工艺。
例如，高速钢的热处理工艺与工具钢的热处理工艺不同，其处理温度范围、预热时间、残余应力处理方式也有所不同。
（2）控制加热速率和温度。
加热速率和温度对于热处理质量的影响极大。
加热速度过快或加热温度过高会引起材料内部结构的变化而导致材料机械性能的下降。
因此，加热速率和温度都需要严格控制。
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
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。
40Cr钢的热处理及组织分析
毕业设计（论文）——40Cr钢的热处理及分析专业: 金属材料与热处理技术班级: 金材二班姓名：向星学号：0903140205指导教师：苏光浩武汉工程职业技术学院二零一二年二月摘要随着中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，因而模具材料选择及其热处理工艺的选择已在模具制造业中引起广泛的重视。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。
它对模具的制造精度，模具的强度，模具的制造成本，模具的工作寿命有着直接的影响。
本文在分析模具材料和40Cr钢热处理及金相实验基础上，根据模具的选材条件、试样的材料性质，以及40Cr的热处理工艺和金相组织综合分析，根据实际制订出合理的热处理工艺，并根据实验得出数据进行分析。
这样,能使模具达到良好的使用性能和寿命要求的。
同时，满足经济性要求，降低成本。
关键词：模具材料；热处理；热处理工艺；金相组织；目录前言 (3)第一章绪论 (4)1.1模具制造概况 (4)1.2我国模具的发展与现状 (4)1.3模具选材 (5)1.4合金元素对钢性能的影响 (7)1.5实验目的及意义 (9)1.6研究方案技术路线 (10)第二章 40Cr钢的热处理研究分析 (11)2.1 钢的热处理概况 (11)2.2 40Cr钢的热处理 (12)2.2.1 40Cr钢特性 (13)2.2.2 40Cr钢的物理性能 (14)2.2.3 40Cr钢的化学成分 (14)2.2.4 40Cr钢的调质处理 (15)2.2.5 40Gr热处理实验过程 (15)2.3 热处理实验小结 (24)第三章实验总结 (31)4.1 热处理实验总结 (31)4.2 合金元素对钢的影响分析 (34)谢词 (37)参考文献 (38)前言在国家推动经济体制改革、市场经济和国际接轨的形势下，我国模具制造企业和热处理企业像雨后春笋般的涌现。
而模具制造、热处理技术和使用水平的高低是衡量一个国家工业水平的标志，它在基础工业中占有重要地位。
铸造金属模具材料的特性及其热处理工艺分析
铸造金属模具材料的特性及其热处理工艺分析摘要：一个国家制造业的水平将通过模具技术水平来体现。
冷冲压模具具有良好的耐磨性、强度和韧性等特点，其中热处理工艺是模具制造的关键工艺，热处理工艺可以增强模具材料的表面或内部微观结构，控制其性能。
为提高冷冲压模具的使用效果，对冷冲压模具常用的金属材料及其热处理工艺进行了分析。
关键词：冲压模具；热处理工艺；金属材料1引言模具作为高新技术产业的重要组成部分，也是工业和制造业生产过程中使用的基础设备。
使用模具进行产品生产，可以提高产品的生产效率。
模具技术具有较强的综合性，既包括工艺装备技术、材料技术等，又作为一个由冶金、计算机、热处理等共同创造的系统工程。
冲压模具与热处理工艺相结合使用，可以提高金属材料的加工效率和模具的使用寿命。
2冲压模具选材方法2.1碳钢这类材料在这一阶段产量大，不仅锻造和塑性强，而且经过退火热处理后，容易软化，可以及时进行下一道工序，节省了时间，提高了工作效率，但其强度低，需要进行切削加工，成本低。
主要缺点表现在这几个方面：一是淬透性不够，热处理时需要水作为冷却介质，容易造成变形问题。
其次，它只适合制造一些相对简单、规格较小、在模具中受力较小的模具，因此不适合精度要求较高的模具制造[1]。
2.2高碳、高铬这种材料的耐磨性和淬透性都很好，所以在热处理时不易产生变形问题。
它通常用于制造耐磨性和微变形模具，但材料的载荷和压力较小，其中存在的碳化物会产生严重的偏析问题。
在冲压操作中，需要重复锻造和镦粗操作。
从而保证其内部结构的均匀性。
2.3高速钢它主要是由添加钼元素制成的材料，它具有良好的热塑性和韧性，在冷作模具的生产制造中起着至关重要的作用，在高速钢中有一种硬度较强的钢材料，采用特殊的工艺来提高材料的硬度，但其韧性较差，加工难度较大，使用这类材料要迅速增加含碳量，当大量生产时，可能会发生过度燃烧。
2.4碱性钢主要是由于高速钢本身存在的问题，采用添加其他元素来弥补材料的缺点，从而改变其基体的含碳量，从而提高材料的性能，适合在冷模制造中使用强材料，具有高速超硬钢材料的优点，成本低。
毕业设计(论文)-压铸铝合金用模具的热处理工艺设计
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：压铸铝合金用模具的热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程指导教师：职称：讲师2013年12月28日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了压铸铝合金用模具的热处理工艺设计。
主要讨论了压铸模的模具的热处理过程，其工艺路线：锻造→预备热处理（球化退火）→粗加工→去应力处理（650°）→精加工→最终热处理→渗氮。
此模具采用3Cr2W8V中碳高合金钢作为模具材料。
主要是其受热温度很高，同时还能承受很高的应力。
3Cr2W8V点，故可提高钢的热疲劳抗力。
钢中W含量较高，耐回火性高。
W还提高钢的AC1Cr主要提高钢的淬透性，并可提高热疲劳抗力、抗氧化性和耐蚀性。
少量的V 能细化晶粒，提高耐磨性。
关键词：压铸铝合金用模具压铸模3Cr2W8V目录摘要 (Ⅰ)1、设计任务 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计的技术要求 (1)2、设计方案 (2)2.1压铸铝合金用模具的热处理工艺的 (2)2.1.1工作条件 (2)2.1.2失效形式 (2)2.2钢种材料 (3)3、设计说明 (4)3.1加工工艺流程 (4)3.2具体热处理工艺 (4)3.2.1预备热处理工艺 (4)3.2.2最终热处理 (4)3.2.3渗氮工艺 (5)4、常见缺陷分析及防止措施 (6)5、结束语 (7)6、热处理工艺卡片 (8)参考文献 (9)1 设计任务1.1设计任务压铸铝合金用模具的热处理工艺设计1.2设计的技术要求压铸模是液态金属制品成型的工具，要求有一定的强韧性、耐热疲劳性和抗蚀性能。
压铸模在工作时于热态金属长时间接触，受热温度高达500～800°甚至千度以上，同时还承受很高的应力，因此高的热稳定性、高温强度和耐热疲劳性能是这类模具用钢的主要性能要求。
而压铸铝合金用模具型腔的工作温度高达600℃左右。
模具材料与热处理工艺选择问题研究
模具材料与热处理工艺选择问题研究模具材料与热处理工艺选择问题研究摘要：随着科学技术的发展和不断提高，模具材料的热处理工艺的选择问题得到了很好的解决。
近几年，我国模具行业发展迅速，不过模具材料的水平和热处理工艺跟发达国家相比，还有很大的差距。
目前模具市场的竞争非常激烈，如何提高模具的生产质量和减少产生周期是一个很重要的问题。
延长模具的性能会带来巨大的经济效益和社会效益。
从理论上讲，模具的性能主要包括精度和表面光洁度。
关键词：模具材料问题研究热处理工艺在现阶段，模具是一种很重要的加工工艺装备，也是我国制造业发展的重要基础。
随着我国工业的不断发展，对模具材料的性能要求越来越高，对模具材料的需求也相应的增加。
模具材料的性能好坏决定着产品的质量和经济效益。
而模具的寿命对于加工效率和成本也有非常大的影响。
从理论上讲，模具的失效分为工作失效和偶然失效，工作失效指的是模具在正常工作时发生破损而导致模具寿命的结束。
偶然失效指的是模具由于设计的错误从而导致模具过早的破损。
影响模具寿命的因素包括五点：第一热处理不当，占百45%[1]。
第二，选材不当导致模具结构的不合理，占25%。
第三，工艺问题，占大约10%。
第四，润换问题导致设备损坏，占大约20%。
由此可见，模具材料与热处理之间的关系是影响模具寿命最主要的'因素。
解决热处理工艺问题是增加模具寿命的关键。
一、模具材料简介1.1 冷作模具材料在模具材料中，冷作模具的种类一般比较多，而且形状结构的差异也比较大。
这种模具材料的工作条件和性能不是很相同。
因此，在选择冷作模具时候，要进行综合的考虑，才能发挥材料的功能。
目前，我国常用的冷作模具材料主要分为四大类：高速钢、硬质合金、碳素工具钢和合金工具钢[2]。
1.2 热作模具材料在模具材料中，热作模具的选用比较苛刻，热作模具通常要在600℃左右的高温下进行工作，因此对于模具材料的选择有更高的要求，模具材料的强度，硬度，耐磨性和抗冷热疲劳度都要很好。
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冲压模具材料的分类及强化处理技术
[摘要] ：随着现代制造技术的不断进步，尤其是汽车、电子、航空工业的快速发展，越来越多的产品要求模具在高温、高速条件下工作且具有高的耐磨性、抗氧化性等，在一定程度上给模具制造业带来了挑战。
文章从常用冲压模具材料的种类、冲压模具材料的合理选择对热处理的影响、冲压模具表面处理技术等方面出发，对常用冲压模具材料的分类及处理技术进行相应分析。
[关键词] ：冲压模具材料；热处理；表面处理；模具材料性能
模具作为工业生产的重要工艺设备，在其实际应用过程中，具有生产效率高、材料利用率高、制件精度高、复杂程度高等优势，这些是其它加工制造技术无法比拟的。
模具生产技术已经广泛应用在汽车、电子、机械、仪表、家电、航空等行业中。
在很长一段时间内，模具作为重要工艺设备极大的促进了生产的发展，但是随着模具种类的不断增多，形状越来越复杂，加工工艺越来越困难，再加上热处理技术的限制，模具技术的发展速度逐渐缓慢，并出现各种质量问题。
在这种情况下，有必要对模具材料的种类进行分析并选取合适的模具材料以及对应的处理技术，确保模具质量。
1 常见冲压模具材料的种类及性能
1.1 常见冲压模具材料种类
常见冲压模具材料主要包括碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高
铬工具钢、高速钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等。
其中，碳素工具钢价格便宜、加工性能较好，热处理后硬度高、耐磨性好。
一般在尺寸较小、形状简单且承受荷较小的模具零件中使用；低合金工具钢是在碳素工具钢基础上加入适量的合金元素而形成的。
它的优势是能有效的降低淬火冷却速度，将热应力和组织应力降至最低，同时减小淬火变形和降低开裂倾向；高碳高铬工具钢不仅具有高硬度、高强度、高耐磨性优势，还具有较好的淬透性、淬硬性、高稳定性等优势，热处理变形很小；高速钢硬度较高，还具有较高的抗压强度和耐磨性，通常采用快速加热和低温淬火工艺，在一定程度上改善了材料的韧性。
但是高速钢中的合金元素含量较高、成本高、脆性较大，再加上其工艺性能不佳，不能广泛应用在工业生产中；基体钢是在高速钢的基础上添加少量的其它元素，在具有高速钢好的耐磨性和硬度的前提下，其抗弯强度和韧性均有所提高。
一般用于制造冷挤压、冷镦模具；硬质合金一般具有较高的硬度和耐磨性，而钢结硬质合金的性能更佳，它是以铁粉加入少量的合金元素粉末做粘合剂，以碳化钛、碳化钨等材料作为硬质相，用粉末冶金的方法烧结而成，用这种材料制作的模具坚固耐用，适合在大批量生产用模具上应用。
1.2模具材料性能
在模具材料的选用过程中，必须充分了解材料的使用性能和工艺性能。
模具使用性能主要包括强度、硬度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等。
强度是材料抵抗变形能力和断裂能力的指标；硬度的高低将直接影响模具的使用寿命，对模具质量有重要影响；韧性反映材料在较强
的冲击载荷的作用下，抵抗脆性断裂的能力，也是模具钢尤其是冲压用冷作模具钢的重要性能指标；抗疲劳性是指材料在重复载荷条件下抵抗疲劳破坏的性能指标。
工艺性能主要包括锻造性能和热处
理性能等。
锻造性能是指材料经受锻压时的工艺性能；热处理工艺对模具质量有很大影响，在实际应用过程中，材料必须有较好的淬硬性和较高的淬透性，以保证模具硬度及耐磨性。
2冲压模具材料的合理选择对热处理的影响
冲压模具有很多类型，不同的冲压模具对材料性能的要求也不同。
因此，在选用模具材料时，应该以模具工作条件和使用寿命为依据对模具材料和热处理工艺进行合理选择，以保证模具质量。
某工
厂在选择模具材料过程中，出于经济角度和热处理简便的考虑，最终选择T10A钢，在实际应用过程中，该材料热处理后硬度与要求相符，但热处理后模具产生较大变形，最终导致模具报废；为了保证模具热处理后的性能，热处理前应该对模具材质进行分析。
某工厂新进一批结构较为复杂的冲压模具，热处理后，模板上的圆孔变成椭圆形，甚至呈带状或块状分布。
出现这种现象的主要原因是模具钢中有不均匀的碳化物存在，因碳化物膨胀系数比钢小，加热时它阻止模具内孔膨胀，冷却时又阻止模具内孔收缩，最终出现变形。
从上述内容可以看出，冲压模具材料的合理选择对热处理有重要影响。
为了保证模具质量和热处理工艺的顺利进行，应该对冲压模具材料进行合理选择。
3冲压模具的表面处理
模具除要求基体金属具有足够高的强度和韧性外，其表面性能对
生产效率和模具寿命也有很大影响，包括耐腐蚀性能、耐磨损性能及疲劳性能等。
举例说明，冲压生产高强度板材时，模具表面易产生划伤、棱角磨损等缺陷，需要经常下模修理，严重影响生产效率。
该问题可以通过模具表面处理技术来解决。
模具的表面处理技术已经非常成熟，主要分为物理表面处理法和化学表面处理法两种。
3.1化学表面处理
从广义上说，化学表面处理可以分为表面扩散渗入和表面涂覆两大类型。
其中，表面扩散渗入的处理方法是将模具放置在具有特定温度和特定活性介质的密闭空间里保温，使特定介质渗入模具表面，改变模具表面的化学成分和组织，从而提高模具材料表面的耐磨性、耐蚀性等，主要包括渗氮、渗碳、碳氮共渗等；表面涂覆是指在模具材料表面涂覆一层新材料的技术，以达到提高模具表面性能的效果，其中化学表面涂覆技术主要包括化学镀、离子注入、化学气相沉积等。
3.2物理表面处理
物理表面处理技术是指用物理的办法对模具材料的表面进行强化处理，使模具表面获得较高的力学性能和物理性能。
主要包括激光表面淬火、高频淬火等技术，可以有效的提高模具表面的硬度、耐磨性、耐疲劳性能等。
4结语
模具凭借其独特优势在工业领域中广泛应用，然而在生产制造过程中，模具容易因材料选择错误或处理技术不合适等出现相应问题，在一定程度上影响模具质量和使用寿命。
文中通过对常用冲压模具材
料的种类进行分析，并采取合适的热处理、表面处理技术，使冲压模具的性能得到改良，在生产中更好的发挥其作用。
随着经济和科学技术的发展，工业生产对模具的性能和精度要求将会进一步提高。
为了更好的满足时代发展需求，我们要不断对冲压模具材料、热处理技术、表面处理技术进行改良。
参考文献
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