模具材料与热处理工艺选择探讨.doc

模具材料与热处理工艺选择探讨.doc模具材料与热处理工艺选择探讨【摘要】分析影响模具设计选用的基本因素,介绍模具材料和模具热处理工艺,并对模具材料选择与热处理工艺选择进行例证。【关键字】模具材料热处理工艺设计选用一、 影响模具设计选用的基本因素近儿年來,我国模具工业发展迅速,每年保持15%左右的增长速度,但模具的制造水平和使用性能与世界上发达国家相比,还有很大的差距。模具市场竞争激烈,努力缩短模具的生产周期、提高模具的质量、延长模具的性能直接和间接带来的社会效益和经济效益是难以估量的。模具的质量包括模具的精度、表面光洁度和模具性能三个方面。模具的精度和光洁度主要由机加工决定,而模具的性能取决于设计、加工、材料、热处理和使用操作等多个因素,其中材料和热处理是影响模具使用性能最重要的内在因素。模具材料对模具性能的影响反映在模具材料的选择是正确、材质是否良好和使用是否合理三个方面。选材时应兼顾模具使用性能要求。热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理模具性能的影响主耍反映在热处理技术耍求不合理和热处质量不良两个方面。统计资料表明,由于选材和热处理不当。致使模具早期失效的约占接近70%,其中热处理不当约占45%,选材不当、模具结构不合理约占25%。由此可见模具材料与热处理是影响模具性能诸因素中的主要因素。二、 模具材料简介目前,模具材料大致分为冷作模具、热作模具、塑料模具、玻璃模具四大类,并且都有专门模具材料。(一)冷作模具材料冷作模具种类较多,形状结构差异较大,工作条件和性能要求不一,因此冷作模具选材比较复杂,必须综合考虑,才能发挥材料的潜能。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crl2mov>crwnin>tlOa等传统材料为主,比较新的模具钢,如ds、gd>ch>Id、c-m>er5、65nb、012aKlmi>lm2和rm2等20多种牌号及粉末高速钢、钢结硬质合金等高档的模具材料,应用并不普遍。(-)热作模具材料热作模具一般在600°C左右的高温下工作,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腐蚀性能,用于制造锻压、热挤压、压铸、热徹模和高温超塑成形用模具。为了适应压力加工新技术、新设备对模具材料在强韧性和热稳定性方面的高耍求,国内外研制了许多新型热作模具钢,现正在生产中发挥着作用,其中有5crnimov>5cr2nimovsi>3cr2mowvni>3cr3m03w2v>3cr3m03vnb、4cr3m03siv>4cr3m03w4vnb、4cr3m02mnvnbb>6w8cr4vti、4cr5m02mnvsi、4cr3m02nivnb>4cr3m02wvmn等材料,随着一些新的热加工技术的发展新的模具材料也应运而生,如铁基高温合金、镰基高温合金和难熔合金做高温的热作模具材料。若模具工作温度超过100CTC,—般采用钳基或钩基难熔合金制造。我国有关单位曾选择27种成熟热作模具钢材料,对其力学性能、工艺性能和使用性能进行测试和对比,并提出了各类热作模具钢的选材准则,可供借鉴。(三) 塑料模具材料随着石化工业的迅速发展,塑料已成为十分重要的工业原料。塑料制品越来越多,用于制品的塑料模具钢消耗量达到模具钢总量的50%以上。与热作模具、冷作模具相比,塑料模具使用性能特殊,具体表现为:一是较高的硬度、一般的耐磨性、足够的硬化深度,心部耍有足够的强韧性。二是较低的耐热性,在200°C〜250°C的温度下长期工作,不氧化、不变形,尺寸稳定性好。三是有一定的耐蚀性。纳入国家标准的有3cr2mo等两个牌号,彳亍业标准有sm5等20多个牌号,已在生产中推广使用的新钢种有10多个,初步形成了我国的塑料模具钢系列。(四) 玻璃模具材料大多采用铸铁或铸造不锈钢,也有采用耐热钢或热作模具钢,国内有些单位正在研制新的玻璃模具钢。三、模具热处理工艺概览(一)热处理工艺在模具制造屮的应用1•采用锻造余热球化退火、循环退火及双细化处理工艺。20世纪80年代研制开发的模具钢快速细化退火处理新工艺,在理论和工艺上均不同于传统的高温加热缓冷(冷速V30°C/h)球化退火和等温球化工艺,具有可消除链状碳化物,缩短退火周期,节能减排,减少氧化脱碳,球化组织细小匀圆,最终热处理后强韧性高,模具使用性能高等优点,有较好的技术经济效益。一些企业采用这一工艺满足了美国客商对模具金相组织的要求。2•固溶双细化工艺。固溶双细化工艺完全利用热处理方法,使碳化物细化、棱角圆整化,同时使奥氏体晶粒超细化。其工艺的主要措施是高温固溶和循环细化。高温固溶可以改善碳化物的形态和粒度;循环细化的目的在于使奥氏体晶粒超细化。。以下列举三类非常规工艺在模具热处理中的应用:一是热作模具钢改常规的高温回火为中温