第五章模具材料-热作模具
第五章_其它模具材料
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第五节 铸铁模具材料 三、影响热疲劳裂纹的萌生与扩展，而石墨的形态最 影响热疲劳裂纹的萌生与扩展， 为重要。 为重要。
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第五节 铸铁模具材料 四、国外的玻璃模具材料主要为耐热铸铁、不 国外的玻璃模具材料主要为耐热铸铁、 锈钢和耐热合金钢，加工后再经表面强化处理， 锈钢和耐热合金钢，加工后再经表面强化处理， 模具寿命高达(4o-50)万次。国内普遍采用灰铸 万次。 模具寿命高达 万次 使用寿命一般为(7-12)万次 ，与国外的差 铁，使用寿命一般为 万次 距较大。近年来， 距较大。近年来，我国研制了多种新型玻璃模具 模具寿命普遍提高。 材料 ，模具寿命普遍提高。
第五节 铸铁模具材料 一、玻璃模具材料的发展和应用 随着人民生活水平的不断提高，耐热玻璃餐具、 随着人民生活水平的不断提高，耐热玻璃餐具、 微波炉玻璃盘、建筑玻璃砖、 微波炉玻璃盘、建筑玻璃砖、玻璃工艺品等高档 玻璃制品大量进入人们的生活中。 玻璃制品大量进入人们的生活中。而中国汽车工 业的飞速发展， 业的飞速发展，又促使车灯玻璃的需求量急剧上 升，给中国传统的玻璃工业提供了良好的发展机 遇。
3Leabharlann 第五节 铸铁模具材料 2. 耐热铸铁 铸铁的耐热性是指它在高温下抵抗氧化和生 长的能力。氧化是指在高温600℃以上反复加热时， 长的能力。氧化是指在高温 ℃以上反复加热时， 使铸铁表层发生化学腐蚀起皮的现象。 使铸铁表层发生化学腐蚀起皮的现象。这种现象是 由于渗碳体分解为石墨， 由于渗碳体分解为石墨，以及氧化性气体渗入铸铁 内部造成氧化所致。 内部造成氧化所致。 为防止铸铁的高温氧化，可向铸铁中加入铝、 为防止铸铁的高温氧化，可向铸铁中加入铝、 铬等合金元素， 硅、铬等合金元素，使铸件表面形成一层致密的如 A12O3，Si02，Cr2O3等氧化膜，保护内部不被 等氧化膜， ， ， 等氧化膜 继续氧化．并在高温使用时不致发生石墨化过程， 继续氧化．并在高温使用时不致发生石墨化过程， 从而提高铸铁的耐热性。 从而提高铸铁的耐热性。
热作模具钢和冷作模具钢的区别【详解】
最近听到很多客户朋友问，热作模具钢和冷作模具钢有什么区别呢?接下来由小编为您解答。
一、区别：1、含碳量不一样：冷作模具钢的含碳量一般在1.45%～2.30%；热作模具钢的含碳量在0.3%～0.6%；3、含铬量不一样：冷作模具钢含铬量为11%～13%；热作模具钢的含铬量根据合金钢性能不同而不同；3、其他元素加入不完全一样：冷作模具钢多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢；热作模具钢加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素。
二、原因：1、热作模具钢加入合金元素中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是强化铁素体和提高淬透性，W、Mo合金元素是为了防止回火脆性，Cr、W、Si合金元素能提高相变温度，使模具在交替受热与冷却过程中不致发生相变而发生较大的容积变化，从而提高其抗热疲劳的能力。
2、冷作模具钢通常在成分上以高碳为主，以满足高硬度和高耐磨性的需要。
如果为了提高模具抗冲击能力，需增加韧性时，可选用中碳钢，这时可借用热作模具钢来代替。
在冷作模具钢中加入合金元素时，主要是为了提高淬透性和耐磨性，对于耐磨性要求高的模具，多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢。
扩展资料:一、由于热作模具长时间处于高温高压条件下工作，因此，要求模具材料具有高的强度、硬度及热稳定性，特别是应有高热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。
二、热作模具在工作时承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触，反复地加热和冷却，其使用条件极其恶劣。
为了满足热作模具的使用要求，热作模具钢应具备下列基本特性：(1)较高的高温强度和良好的韧性。
热作模具，尤其是热锻模，工作时承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果模具没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。
(2)良好的耐磨性能，由于热作模具丁作时除受到毛坯变形时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化腐蚀和氧化铁屑的研磨，所以需要热作模具钢有较高的硬度和抗黏附性。
第五章 其他模具材料
0． 024
< 0． 1
1． 0
0． 65
P90 %
A型
第五章 其他模具材料
表5－2 几种铸铁的化学成分
中 硅 稀 土
3． 0~ 3． 2
4． 17
0． 5 5～ 0． 71 0． 55~ 0． 71
0． 024
< 0． 1
0． 6
F
蠕 状
Si
中 硅 钼 稀 土 低 锡 蠕 铁
3． 0~ 3． 2
模具材料及表面处理 第五章 其他模具材料
第五章 其他模具材料
第一节 玻璃模具材料 一、对模具材料的性能要求
表5－1 国内外部分工厂采用的铸铁玻璃模具的化学成分及金相组织
使 用 单 位 捷 克 某 厂 日 本 某 厂 化学成分（％） 热 处 理 金相组织 石 墨 片 状 铁 素 体
3． 3～ 3． 6 3． 0～ 3． 4
第五章 其他模具材料
五、等静压成形模具 1)树脂，如聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯等。 2)增塑剂，如苯二甲酸二辛酯、已二酸二辛酯等。 3)稳定剂，如铅丹、三盐基硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡等。 4)填充剂，如碳酸钙、白粘土、硅藻土和滑石粉等。
第五章 其他模具材料
思考与练习
1.显像管玻壳成型模具对模具材料有哪些特殊要求？ 2.常用于制作玻璃瓶模具的材料有哪些？ 3.可用于制造陶瓷成型模具的材料有哪些类型？
0． 024
0． 1
2． 5
0． 6
பைடு நூலகம்
P20 %
蠕 状
A
第五章 其他模具材料
表5－3 玻璃瓶模具的使用寿命
材料
一次性连续使用寿命 工作时间/h 制瓶个数/模 20000 83000 41000 33000 84000 110000 102000
塑料模具材料
主要用于冷挤压成形塑料模具。
5.2.2 渗碳型塑料模具钢
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2、典型钢种的特点与应用
表5-10 典型渗碳型塑料模具钢的特点与应用
钢号
特点
应用
价格便宜，强度低，塑料、韧性较高，切削加工和焊接性能
好。
适合制作承受载荷
退火虽能提高韧性，但因冷却缓慢可能在晶界处析出游离态 较小、强度指标要
主要内容
6
§5.1 塑料模具材料的性能要求 §5.2 塑料模具材料及其热加工工艺 §5.3 塑料模具的选材
塑料模具钢的分类
7
表5-2 塑料模具钢的分类
类别
钢号
碳素（非合金）塑料模具钢 45、50、55、SM45、SM50、SM55
渗碳型塑料模具钢
20、20Cr、20Mn、12CrNi、20CrNiMo、0CrNiMoV（ DT1、DT2 ）
④ 好的尺寸稳定性（要求模具材料应具有足够的刚度、低的热膨胀系数 和稳定的组织），以保证塑料制品的尺寸精度。
⑤ 良好的导热性，以降低模具表面的温度，并使塑料制品能尽快在模 具中冷却成形。
⑥ 良好的耐蚀性，以延缓塑料模的磨损失效过程。
5.1.2 对塑料模具材料的性能要求
5
2、塑料模具钢的工艺性能要求 ① 良好的铸造、锻造工艺性能。 ② 良好的切削加工性能、磨削加工性能。 ③ 良好的热处理工艺性能，好的淬透性好，小的热处理变形。 ④ 良好的镜面抛光性能，以保证塑料制品具有很低的表面粗糙度。 一般模具型腔的表面粗糙度要求需比塑料制品的高一级。镜面抛 光性能要求较高的塑料模具钢，常常采用真空熔炼或真空除气， 以提高钢的纯净度，减少非金属夹杂，获得致密、细小且均匀的 显微组织，并且硬度也高。 ⑤ 良好的焊接性能。 ⑥ 良好的电火花加工性能。 ⑦ 良好的花纹图案蚀刻性能，这要求模具钢材质纯净，组织致密均 匀，否则腐蚀或光蚀效果不佳。
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。
5-塑料模具材料
进行渗碳和淬火处理，表面硬度可达58~62HRC。
机械制造工程系 模具材料
塑料模具材料
10钢，20钢是最简单，最便宜的渗碳钢，经渗碳后
虽然表面有高强度，高耐磨性，但因为淬透性差，心部 强度低，故只适宜于承受载荷较小，要求不高的塑料模
具。对于截面大，承受重载荷的用渗碳钢制造的塑料模
具，必须根据实际使用，采用不同级别的合金渗碳钢。 常用的渗碳型塑料模具钢主要有20,20Cr， 12CrNi3A 和12Cr2Ni4A钢，以及国内最新研制的冷成型专用钢 0Cr4NiMoV（LJ），LJ钢用于冷挤压塑料模具的专用钢 种。
0.18～0.24 0.17～0.37 0.50～0.80 0.70～1.00 0.17～0.24 0.17～0.37 0.35～0.65 ≤0.25
机械制造工程系 模具材料
塑料模具材料
20Cr钢比相同含碳量的碳素钢的强度和淬透性都明显 地高，油淬到半马氏体硬度的淬透性为Φ20～23mm。这 种钢淬火低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击 韧性良好，回火脆性不明显。该钢渗碳淬火表面强化处理
机械制造工程系 模具材料
塑料模具材料
该钢使用于制造中、小型塑料模具。为了提高模具 型腔的耐磨性，模具成型后一般需要进行渗碳处理，然 后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高
硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性。对于使用寿命
要求不很高的模具，也可以直接进行调质处理
表2 20Cr钢的化学成分ω/% 钢号 20Cr 20 C Si Mn Cr P ≤0.030 ≤0.035 S ≤0.030 ≤0.035
机械制造工程系 模具材料
塑料模具材料
6.2.3 预硬型塑料模具钢
5.2.3 预硬型塑料模具钢
模具材料_考试题答案
模具材料_考试题答案第一篇：模具材料_考试题答案模具材料一、名词解释1.模具失效 : 是指模具丧失正常的使用功能，不能通过一般的修复方法使其重新服役的现象。
2.模具寿命 : 是指模具在正常失效前生产出的合格产品数目。
3.冷作模具 : 是指在常温下对材料进行压力加工或其它加工所使用的模具。
4.冷拉深模具 : 是将材进行伸延使之成为一定尺寸，形状产品的模具。
5.热作模具 : 是指将金属坯料加热到再结晶温度以上进行压力加工的模具。
６.基体钢：是指在高速钢淬火组织基体的化学成分基础上，添加少量的其他元素，适当增减碳元素含量，使钢的成分与高速钢基体成分相同或相近的一类模具钢。
7.回火稳定性：是指随回火温度的升高，材料的强度和硬度下降的快慢程度。
8.热稳定性：钢在受热过程中保持组织和性能稳定的能力。
9.激光合金化：是利用激光束使合金元素与基体表面金属混合熔化，在很短的时间内形成不同化学成分和结构的高性能表面合金层。
10.激光淬火：是指铁基合金在固态下经激光照射，使表层激光照射，使表层被迅速加热至奥氏体化状态，并在激光停止照射后，快速自冷淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。
11.激光熔覆：是利用激光束在工件表面熔覆一层硬度高，耐磨，耐蚀和抗疲劳性好的材料，以提高工件的表面性能。
12.渗碳: 是把钢件置于含有活性炭的介质中。
加热至850℃-950℃，保温一定时间，使碳原子渗入钢件表面的化学热处理工艺。
13.渗氮: 渗氮是把钢件置入含活性氮原子的气氛中，加热到一定温度，保温一定时间，使氮原子渗入钢件表面的热处理工艺。
14.电镀: 是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原沉积在零件表面而形成一定性的金属镀层的过程15.电刷镀: 是在可导电工件{或模具}表面需要镀覆的部位快速沉积金属镀层的新技术。
16.气相沉积: 是将含有形成沉积元素的气相物质输送到工件表面，在工件表面形成沉积层的工艺方法。
17.热硬性: 是指钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能。
塑料成型工艺与模具设计第5章 热流道注射模具5.2
5.2.2 热流道系统分类
热流道系统的分类方法有两种。一种以加热方式来分类，有 外加热、内加热和绝热。常见的是外加热。另一种是以熔体 的传输方式分类，主要分为两大类，一类是主流道单喷嘴注 射成型，没有流道板和喷嘴。另一类是有流道板的喷嘴注射 成型。
(a)正面
图5-7 主流道单喷嘴浇口 (b)多型腔的侧面 (c)、(d)在单型腔模具中进入冷流道 (e)在多型腔模具中进入冷流道
图5-9 多顶针式喷嘴注射多个注塑件
图5-10 多顶针式喷嘴模塑PA66滚轮
2.加热方式选择
选择内加热还是外加热方式，主要考虑下列因素： ①着色变化 对于需频繁更换的着料色塑加工，内加热方式 在清理流道时较困难。 ②设计与加工 内加热流道板设计和注射加工时有突出的优 点。 ③塑料的加工性能 耐热性差的塑料，采用内加热方式容易 发生分解烧损，造成流道闭塞。 ④流动平衡 内加热式的流动系统中，因为环形截面的非均 匀流动，熔体平衡流动设计困难。 而外热方式的流道系统流动平衡性好，且换色较快，启动容 易。且所有的喷嘴类型都可以在外加热方式下使用。
3．对模具的要求
为保证热流道注射优势的发挥。模具在生产时必须注意如下 几方面： (1)热流道注射模要求模具生产企业应有优秀的模具设计人员， 有设计热流道注射模的经验，有完善的模具制造装备和加工 的技术力量。 (2)用专业计算机软件，进行注射模的CAE和CAD设计。进 行注射流动、冷却固化、收缩和翘曲分析，以优化浇注系统 和冷却系统的设计，决定制品的壁厚、加强筋的设置等；也 可校验塑料材料种类与品级的选择，决定注射工艺参数。 (3)用CNC机床加工模具，并用计算机软件编制数控程序。 (4)设计中采用标准模架和标准件。热流道系统的零部件和温 度控制器同样应尽可能采用品牌公司购置的标准件。 (5)模具制造应选用优质金属材料，有良好的热处理和表面处 理。型芯应采用热传导良好材料，如铍铜合金。绝热零件用 不锈钢、钛合金和陶瓷材料。
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•第三节 热作模具钢
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•第三节 热作模具钢
• 1、锤锻模 • （2）失效形式 • 锤锻模的主要失效形式氧化、磨损、断裂 、产生热疲劳裂纹，形成龟裂；塑性变形造成型 面塌陷。 • （3）性能要求 ➢较高强度和良好的韧性； ➢良好的耐磨性和耐冷热疲劳性； ➢具有高的淬透性。 ➢良好的导热性和抗氧化性。
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•第三节 热作模具钢 • 2、热挤压模 • （1）工作条件 • 热挤压模凸模主要承受压缩力和弯曲应力 ，脱模时还承受一定的拉应力，但冲击力不大； 凹模承受胀型力。模具与炽热金属接触时间比锤 锻模长，使其受热温度比锤锻模温度更高，尤其 是挤压钢件和难熔金属时，工作温度高达600800℃。挤压过程中模具表面与坯料之间的摩擦较 大。
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•第三节 热作模具钢 • 三、各类热作模具的工作条件和性能要求 • • 分锤锻模、高速锤锻模、压力机锻模、热挤压 模、热冲切模和压铸模介绍。
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•第三节 热作模具钢
• 1、锤锻模 • 高温下通过冲击加压、强迫金属成形的工具。 • （1）工作条件 ➢ 承受很大的压应力和冲击载荷，且冲击频率很高 ； ➢ 模具型腔表面受到炽热金属的不断加热，可使模 具升温到300-400℃，局部温度达到500-600 ℃ 。 ➢ 锻完一个零件毛坯之后，必须用水或油冷却模 具，从而对模具产生急冷急热的作用。 ➢ 坯料对模具型腔还产生强烈的摩擦。
• 1）具有高的耐磨性，高的硬度及热硬性； • 2）为避免崩刃，应具有一定的强韧性。
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•第三节 热作模具钢
• 4、压铸模
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在高压下使液态金属成型的一种模具。
• （1）工作条件
• 压铸模工作时与高温的液态金属接触，不仅
受热时间长，而且受热温度比热锻模高（压铸有色
金属时的温度达400-800℃以上，压铸黑色金属时的
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•第三节 热作模具钢
• 四、热作模具钢的特点： • 1）热作模具大多用合金工具钢制造，少数用高 温合金和硬质合金。一般不用碳素工具钢（淬透 性低、热疲劳抗力差、脆性大、易崩裂）。 • 2）为了保证钢的韧性和热疲劳抗力，碳化物量 不能太多，热作模具钢中的碳含量一般在0.3％-0.6 ％之间，属亚共析钢。 • 3）热作模具钢中的常用合金元素为Cr、W、 Mn、Mo、V、Ni、Si等元素，其中，Cr、Mn、 Si、Mo可提高淬透性；W、Mo、V可增加抗热性 和耐磨性，Cr、 Mn、 Si可获得好的抗氧化性。
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•第三节 热作模具钢
• 热作模具总的性能要求： • 1) 抗热性好（高温强度、热稳定性）； • 2) 抗冷热疲劳性； • 3) 高的强度和良好的韧性； • 4) 淬透性大； • 5) 耐磨性好。 • 其中，不同的模具又有各自突出的性能要求： • 1）锤锻模突出要求高韧性； • 2）高速锤锻模要求高的强韧性； • 3）压力机锻模和热挤压模要求有高的高温强度； • 4）热冲切模要求耐磨性和热硬性高； • 5）压铸模要求高的冷热疲劳抗力和热强性。
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•第三节 热作模具钢
• 3、热冲切模 • 热冲切模由切边凹模和凸模组成。在切边时凸模 无刃口，只起传力作用，由凹模切除飞边、连皮。 • （1）工作条件 • 由于是切边凹模完成剪切过程，因而凹模刃口与 毛坯相摩擦，同时受到一定的冲击载荷。 • 此外，刃口还受热而升温。 • （2）主要失效形式：刃口磨损、崩刃、卷边等 。 • （3）性能要求
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•第三节 热作模具钢 •五、热作模具钢的分类
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•第三节 热作模具钢
•热作模具钢的分类 •1）按用途分：热锻模用钢、热挤压模用钢、压铸 模用钢、热冲裁模用钢。 •2）按性能分：高韧性热作模具钢、高热强性热作 模具钢、高耐磨性热作模具钢。 •3）按合金元素分：钨系热作模具钢、铬系热作模 具钢、钨钼系热作模具钢、铬钨钼系热作模具钢。 •4）按耐热性分：低耐热高韧性钢（350-370℃） 、中耐热韧性钢（550-600 ℃ ）、高耐热性钢（ 600-700 ℃ ）。
• 二、热作模具的工作条件 • 主要考虑受热情况： • 1）受热时间：锤锻、挤压； • 2）被加工材料：黑色金属、有色金属。 • 3）润滑、冷却
• 热量来源：高温金属的热传递、摩擦生热、变 形热、模具预热。 •
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•第三节 热作模具钢
• 模具温度对组织性能的影响： • 1）模具温度低于回火温度：组织、性能变化不 大； • 2）模具温度高于回火温度，但低于AC1（图512，5-13，5-14）：强度、硬度降低，塑性、韧 性增加。 • 3）模具温度高于AC1：形成马氏体组织，脆性 增加。 • 4）热应力循环，产生疲劳裂纹。
温度可达1000℃ ），同时承受很高的压力，此外还
受到反复加热和冷却的作用以及金属液流的高速冲
刷。
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•第三节 热作模具钢 • 4、压铸模 • （2）失效形式：疲劳开裂（龟裂）、气蚀、冲 蚀磨损。低温合金的压铸以磨损失效为主。 • （3）性能要求 ➢较高的耐热性和良好的高温力学性能； ➢优良的耐冷热疲劳性和高的导热性； ➢良好的抗氧化性和耐蚀性； ➢具有较高的淬透性。
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•第三节 热作模具钢
• 2、热挤压模 • （2）失效形式 • 热挤压模的主要失效形式：凸模弯曲、塑性 变形；模腔过量塑性变形、开裂、冷热疲劳、粘 着磨损及表面氧化腐蚀。 • （3）性能要求 • 对热挤压模的性能要求主要有： ➢ 高的热稳定性； ➢ 良好的冷热疲劳抗力和高耐磨性； ➢ 较高的高温强度和足够的韧性。
第五章模具材料-热作模 具
2020年7月10日星期五
•第三节 热作模具钢 • 热作模具主要用于热变形加工和压力铸造的模 具。其工作特点是在再结晶温度以上使金属材料 产生一定的塑性变形，或者使高温的液态金属铸 造成形，从而获得各种所需形状的零件或精密毛 坯。
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•第三节 热作模具钢
•一、热作模具的分类: