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1、第2章冷作模具鋼及熱處2.1冷作模具鋼的性能要求及分類2.2冷作模具鋼性能介紹2.3冷作模具鋼的選用2.4冷作模具鋼的鍛造與基本熱處理技術(shù)2.1.1冷作模具的性能要求1.模具的耐磨性冷作模具在工作時，表面與坯料之間會產(chǎn)生許多次摩擦，模具必須在這種情況下仍能保持較低的表面粗糙度值和較高的尺寸精度，以防早期失效。由于模具材料的硬度和組織是影響模具耐磨性能的重要因素，因此為了提高冷作模具的抗磨性能，通常要求模具硬度高于加工件硬度30%～50%，材料的組織為回火馬氏體或下貝氏體，其上分布均勻、細(xì)小的粒狀碳化物。要達(dá)此目的，模具鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都在0.60%以上。2.1冷作模具鋼的性能
2、要求及分類下一頁返回2.模具的韌性模具材料的韌性，要根據(jù)模具工作條件來決定。對于受強(qiáng)烈沖擊載荷的模具，如冷作模具的凸模和冷鐓模具等，因受沖擊載荷較大，需要高的韌性；對于一般工作條件下的冷作模具，通常受到的是小能量多次沖擊載荷的作用，模具的失效形式是疲勞斷裂，因此模具不必具有過高的沖擊韌度值。3.模具的強(qiáng)度模具的強(qiáng)度是指模具零件在工作過程中抵抗變形和斷裂的能力。強(qiáng)度指標(biāo)是冷作模具設(shè)計和材料選擇的重要依據(jù)，主要包括&拉伸屈服點(diǎn)和壓縮屈服點(diǎn)等。2.1冷作模具鋼的性能要求及分類下一頁返回上一頁屈服點(diǎn)是衡量模具零件塑性變形抗力的指標(biāo)，也是最常用的強(qiáng)度指標(biāo)。為了獲得高的強(qiáng)度，在模具制造過程中
3、應(yīng)選擇合適的模具材料，并通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噥磉_(dá)到其要求。4.模具的抗疲勞性能冷作模具通常是在交變載荷的作用下發(fā)生疲勞破壞的，因此為了提高模具的使用壽命，需要有較高的抗疲勞性能。導(dǎo)致模具疲勞失效的因素有鋼中帶狀和網(wǎng)狀碳化物、粗大晶粒；模具表面有微小刀痕、凹槽及截面尺寸變化過大和表面脫碳等。2.1冷作模具鋼的性能要求及分類下一頁返回上一頁5.模具的抗咬合性當(dāng)沖壓材料與模具表面接觸時，在高壓摩擦下潤滑油膜被破壞，此時被沖壓件金屬-“冷焊”在模具型腔表面形成金屬瘤，從而在成形工件表面劃出道痕。咬合抗力就是對發(fā)生“冷焊”的抵抗力.影響咬合抗力的主要因素是成形材料的性質(zhì)，如鎳基合金、奧氏體
4、不銹鋼和精密合金等有較強(qiáng)的咬合傾向。模具材料及潤滑條件也對抗咬合性有較大的影響。2.1.2冷作模具鋼的工藝性能要求根據(jù)模具生產(chǎn)廠家統(tǒng)計，在模具制造中模具的工藝性能是影響模具成本的一個重要因素，2.1冷作模具鋼的性能要求及分類下一頁返回上一頁特別是小型精密復(fù)雜模具，模具材料費(fèi)用占總成本的10%～20%，而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用等要占總成本的80%以上.冷作模具的工藝性能要求有可鍛性、可加工性、可磨削性和熱處理工藝性能等。1.可鍛性鍛造不僅減少了模具材料的機(jī)械加工余量，節(jié)約鋼材，而且改善了模具材料的內(nèi)部缺陷，如碳化物偏析、減少有害雜質(zhì)、改善鋼的組織狀態(tài)等。為了獲得良好的鍛造
5、質(zhì)量、對可鍛性的要求是：熱鍛變形抗力低、塑性好、鍛造溫度范圍寬，鍛裂、冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物的傾向性小。2.1冷作模具鋼的性能要求及分類下一頁返回上一頁2.可加工性對可加工性的要求是：切削力小、切削量大、刃具磨損小以及加工后模具表面光潔。冷作模具鋼主要屬于過共析鋼和萊氏體鋼，在大多數(shù)冷作模具鋼切削加工工藝都比較困難，為了獲得良好的切削加工性，需要對冷作模具鋼進(jìn)行正確的熱處理，對于表面質(zhì)量要求較高的模具可選用含S和Ca等元素的易切削模具鋼。3.可磨削性為了保證模具具有較好的表面粗糙度和尺寸精度,大部分模具必須經(jīng)過磨削加工.對可磨削性的要求是：對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感,不易發(fā)生磨傷和
6、磨裂.改善模具鋼的可磨削性,可以通過在煉鋼過程中加入變質(zhì)劑如（Si、Ca和稀土元素）等。2.1冷作模具鋼的性能要求及分類下一頁返回上一頁4.熱處理工藝性能熱處理工藝性能主要包括：淬透性、淬硬性、耐回火性、過熱敏感性、氧化脫碳傾向、淬火變形和開裂傾向等。2.1.3冷作模具鋼的分類冷作模具一直是應(yīng)用廣泛的一類模具，其產(chǎn)值占模具產(chǎn)值的1/3左右，采用的材料也很廣泛，從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼!直到結(jié)構(gòu)鋼、鋅合金和增強(qiáng)塑料等。常用的冷作模具鋼的分類見表2-12.1冷作模具鋼的性能要求及分類返回上一頁2.2.1
7、低淬透性冷作模具鋼低淬透性冷作模具鋼中，使用最多的是碳素工具鋼和GCr15軸承鋼.表2-2是幾種典型碳素工具鋼和GCr15軸承鋼的成分和相對性能.1.T8、T8A鋼T8鋼淬火加熱時容易過熱，變形也大，塑性及強(qiáng)度也比較低，不宜制造承受較大沖擊的工具；但價格便宜、材料來源廣、熱處理溫度低，熱處理后有較高的硬度及耐磨性，因此多用來制造切削刃口在工作時不變熱的工具，形狀簡單的冷作模具（如沖模等）及熱固性塑料壓縮模等。2.2冷作模具鋼性能介紹下一頁返回2.T10、T10A鋼T10、T10A
