模具钢的开发和应用2

模具钢的开发和应用 目录 一,模具钢的由来和分类 二,模具钢的成分 三,模具钢的工艺性能 四,模具钢的性能 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 五,模具钢的热处理方式 六,模具钢的用途 七,我国模具钢的发展和生产上的不足八,模具钢的新开发 一. 模具钢的由来和分类 1.模具钢的由来 模具钢是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外,主要受模具材料和热处理的影响。我国的模具钢的正规发展是从解放以后新中国建立开始的,不少研究人员为新型模具钢的开发做着不懈的努力。 2.模具钢的分类 模具钢大致可分为(冷模具钢)、(热模具钢)和(塑料模具钢)3类,用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢,按其所制造模具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性,足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢的性能要求也不同。 (1)冷模具钢 冷模具包括冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模和冷挤压模等。冷模具有钢,按其所制造具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳合金钢,碳质量分数在0.80%以上,铬是这类钢的重要合金元素,其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小模具用钢,最高铬质量分数可达13%,并且为了形成大量碳化物,钢中碳质量分数也很高,最高可达2.0%-2.1%。冷模具钢的碳含量较高,其组织 大部分属于过共析钢或莱氏体钢。常用的钢类有高碳低合金钢、高碳高铬钢、铬钼钢、中碳铬钨钏钢等。工作温度不超过200-300摄氏度。 (2)热模具钢 热模具钢用于制造各种热模具。热模具分为锤锻、模锻、挤压和压铸几种主要类型,包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具在工作中除要承受巨大的机械应力外,还要承受反复受热和冷却的做用,而引起很大的热应力。热模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性,以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢,还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹,以及经受液态金属流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢,碳质量分数在0.30%-0.60%,属于亚共析钢,也有一部分钢由于加入较多的合金元素(如钨、钼、钒等)而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外,还要求具有良好的工艺性,如热处理变小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。工作时型腔表面温度可达到600摄氏度以上。 (3)塑料模具钢 塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外,还要求具有良好的 工艺性,如热处理变小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。 塑胶模具钢以P来表示为主,共分为五类。渗碳型塑料模具钢:P1,P2,P3, P4,P5,P6。这类钢含碳量很低,主要是美国早期及用挤压成型制模法,要求冷塑性好,有高的挤压性能,成型后表面渗碳淬火提高表面硬度,使用寿命长。芯调质型塑料模具:P20,P21。目前塑料模具中P20的用量很大,已成为主体,大多数在预硬状态时使用。 二.模具钢的成分 (1)·冷模具钢 1·高碳碳的质量分数多在1.0%以上,有时达2%,以保证获得高硬度和高耐磨性。 2·加入Cr,Mo,W,V等合金元素形成难溶碳化物,提高耐磨性,尤其是加Cr,典型的Cr12型钢,铬的质量分数高达12%。Cr与C形成M7C3型碳化物,能极大提高钢的耐磨性。Cr还显著提高淬透性。 (2)·热模具钢 1·中碳质量分数一般为%0.3~%0.6,以保证高强度、高韧性、较高的硬度和较高的的热疲劳抗力。 2·加入较多的Cr,Ni,Mn,Si Cr是提高淬透性的主要元素,同时和Ni一起提高钢的回火稳定性。Ni在强化铁素体的同时还增加钢的韧性,并与Cr,Mo一起提高钢的淬透性和耐热疲劳性能。 3·加入Mo,W,V等元素 Mo,W,V等元素能产生二次硬化,Mo还能防止第二类回火脆性,提高高温强度和回火稳定性。 (3).塑料模具钢 1.低碳碳的质量分数0.0218%-0.77% 。降低合碳量.采用亚共折钢.以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降; 2.加入较多的合金元素加入Si.、Cr等合金元素.以提高钢的回火稳定性和回火温度(240一270℃回火)这样有利于充分消除淬火应力.而又不致降低硬度; 3.加入W等元素形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性。 三.模具钢的工艺性能 1.可加工性 热加工性能,指热塑性、加工温度范围等,冷加工性能,指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能 严格控制热加工和冷加工的工艺参数,以避免产生缺陷和废品。通过提高钢的纯净度,减少有害杂质的含量,改善钢的组织状态,以改善钢的热加工和冷加工性能,从而降低模具的生产成本。为改善模具钢的冷加工性能,向模具钢中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素,发展了各种易切削模具钢,以进一步改善其切削性能和磨削性能,减少刀具磨料消耗、降低成本。 2.淬透性和淬硬性 淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态;淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷模具钢,淬硬性往往是主要的考虑因素 之一。对于热模具钢和塑料模具钢,模具尺寸较大,制造大型模具,其淬透性更为重要。对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具,为了减少淬火变形,往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质,如空冷、油冷或盐浴冷却,为了得到要求的硬度和淬硬层深度,就需要采用淬透性较好的模具钢。 3.淬火温度和热处理变形 为了便于生产,要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些,特别是当模具采用火焰加热局部淬火时,由于难于准确地测量和控制温度,就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。模具在热处理时,尤其是在淬火过程中,要产生体积变化、形状翘曲、畸变等,为保证模具质量,要求模具钢的热处理变形小,特别是对于形状复杂的精密模具,淬火后难以修整,对于热处理变形程度的要求更为苛刻,应该选用微变形模具钢制造。 4.氧化、脱碳敏感性 模具在加热过程中,如果发生氧化、脱碳现象,就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低;因此,要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于含钼量较高的模具钢,由于氧化、脱碳敏感性强,需采用特种热处理,如真空热处理、可控气氛热处理、盐浴热处理等。 四,模具钢的性能要求 1. 强度性能(1)硬度硬度是模具钢的主要技术指标,模具在高应力的作用下欲保持其形状尺寸不变,必须具有足够高的硬度。冷模具钢在室温条件下一般硬度保持在HRC60左右,热模具钢根据其工作条件,一般要求保持在HRC40~55范围。对于同一钢种而言,在一定的硬度值范围内,硬度与变形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及组织不同的钢种之间,其塑性变形抗力可 能有明显的差别。(2)红硬性在高温状态下工作的热作模具,要求保持其组织和性能的稳定,从而保持足够高的硬度,这种性能称为红硬性。碳素工具钢、低合金工具钢通常能在180~250℃的温度范围内保持这种性能,铬钼热作模具钢一般在550~600℃的温度范围内保持这种性能。钢的红硬性主要取决于钢的化学成分和热处理工艺。(3)抗压屈服强度和抗压弯曲强度模具在使用过程中经常受到强度较高的压力和弯曲的作用,因此要求模具材料应具有一定的抗压强度和抗弯强度。 2. 韧性在工作过程中,模具承受着冲击载荷,为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏,要求模具钢具有一定的韧性。模具钢的化学成分,晶粒度,纯净度,碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及分布情况,以及模具钢的热处理 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 和热处理后得到的金相组织等因素都对钢的韧性带来很大的影响。特别是钢的纯净度和热加工变形情况对于其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地选择钢的化学成分并且采用合理的精炼、热加工和热处理工艺,以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到最佳的配合。3. 耐磨性决定模具使用寿命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。 4. 抗热疲劳能力热模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外,还受到高温及周期性的急冷急热的作用,因此,评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标,它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。 5. 咬合抗力咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。 五,模具钢的热处理方式 1·冷模具钢的热处理 冷模具钢的热处理可以概括为(低淬+低回),(高淬+高回)。冷模具钢的热处理特点与低合金刃具钢类似。高碳高铬模具钢的热处理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 一般有2种 (1)一次硬化法(低淬+低回)在较低温度(950-1000摄氏度)下淬火,然后低温(150~180摄氏度)回火,硬度可达61-64HRC,使模具具有较好的耐磨性和韧度,适用于重载模具。 (2)二次硬化法(高淬+高回)在较高温度(1100-1150摄氏度)下淬火,然后于510-520摄氏度多次回火,产生二次硬化,使硬度达60-62HRC,红硬性于耐磨性较高。适用于在400-500摄氏度下工作的模具。Gr12型钢热处理后组织为回火马氏体和碳化物和残余奥氏体。 2·热模具钢的热处理 热模具钢中热锻模具钢的热处理与调质钢相似。淬火后高温(550摄氏度左右)回火,以获得回火索氏体-回火托氏体和粒状碳化物。与高速钢类似,为了保证红硬性,要进行多次回火。此外,热模具钢的热处理还包括调质处理,还可以表面处理、淬火及中温回火、淬火和低温回火、化学热处理。 3·塑料模具钢的热处理 塑料模具钢的热处理较复杂,根据不同的塑料模具钢的性能要求,可以分为许多种的热处理。(1)预硬化型塑料模具钢的热处理①低温退火工艺为720~740℃保温2~3h,炉冷到500℃以下出炉空冷。②等温退火工艺840~860℃保温2h,720~730℃保温4h,然后空冷。淬火:850~880℃加热,油冷淬火。 回火:550~650℃加热,空气中冷却,硬度为28~37HRC。(2)易切削塑料模具钢的热处理可以概括为高温回火,高温退火,有些钢种要进行高温淬火,保温时间较长,多采用炉冷,油冷技术。(3)时效硬化型塑料模具钢的热处理时效硬化钢的热处理工艺分两步进行:首先对模坯进行固溶处理,即把钢加热到高温,使各种合金元素溶入奥氏体中,完成奥氏体后淬火获得马氏体组织,此时硬度较低(硬度约为28~34HRC),便于机械加工。模具形形后进行时效处理,可获得较高硬度。与通常进行的淬火处理相比较,这一强化过程引起的尺寸、形状变化极小。固溶处理一般在盐浴炉、箱式炉中进行,淬火采用油冷,淬透性好也可采用空冷,锻造后一般可直接进行固溶淬火。(4)渗碳型塑料模具钢的热处理渗碳型塑料模具钢的热处理比较复杂,热处理工艺与结构零件的基本相同,软化退火。渗碳温度常规取900~930℃。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜(即采取强渗、扩散两阶段法),也可采用840~860℃的中温碳氮共渗工艺。淬火温度由于不同钢号、合金元素含量不同页有差异。按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火(淬火温度840~860℃);渗碳后预冷到840~ 860℃直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火;渗碳后空冷淬火。回火温度根据硬度要求,一般钢种取175~260℃。 六,模具钢的用途 加工模具时用的,由于模具的用途很广,各种模具的工作条件差别很大,所以,制造模具用材料范围很广,在模具材料中应用最广的当属模具钢。从—般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢直到适应特殊模具需要的马氏体时效钢以及粉末高速钢、粉末高合金模具钢等。模具钢按用途一般可分为冷模具钢、热模具钢和塑料模具钢 三大类。 1. 冷模具钢 冷模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如:冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广,从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。 2. 热模具钢 热模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如:热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有:中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢;对特殊要求的热作模具钢,有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。 3. 塑料模具钢 由于塑料的品种很多,对塑料制品的要求差别也很大,对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求。所以,不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。 七,我国模具钢的发展和生产上的不足 模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 我国合金模具钢与美、日、法及瑞士等国际先进水平相比还存在一定的差距,在品种、质量、尺寸规格及性能等方面都难以满足市场需求,导致我国每年大 批的中高档模具必须从国外进口。建国以来,我国模具钢生产技术发展很快,从无到有,从仿制到自己开发,目前我国模具钢的产量已跃居世界前列。绝大部分国外的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 钢号和试制的钢号,我国也都进行了生产或试制工作,通过几次钢种整顿和标准修订初步形成了我国的模具钢系列,在模具钢的生产技术,品种质量,工艺装备科研开发及材料应用等方面都取得了很多进展。但是,由于我国模具钢发展历史短,与国外相比还存在着不少问题和差距。我国对国外先进的模具钢品种只停留在简单仿制阶段,缺乏深入的研究,也影响了我国模具钢的制造和使用水平。 (1)钢种系列不够充实完整,有的钢种(如粉末冶金高合金模具钢)尚属空白。 (2)钢种的产品结构和选用不合理,很多模具钢仍沿用传统的几种老牌号,不能满足日益增长的模具产品的需求,导致模具使用寿命不高,产品精度低,粗糙度差。 (3)钢材品种规格少,目前国内市场上的模具钢产品仍以黑皮圆棒材为主。品种比较单一,精料和制品的比例很低。由于原料加工余量大,材料利用率低,拉长了模具的制造周期。 (4)生产工艺和装备方面特殊钢的质量控制、检测手段落后,缺乏热处理深度加工和在线质量检验设备。缺少生产高性能粉末冶金模具钢的设备。缺乏专业化生产的工模具钢生产线和模具钢开发中心。 模具钢的发展方向;钢铁企业要根据国内模具制造业发展的趋势和模具市场的需求,抓紧研制开发高精度、高韧性、耐腐蚀、高质量的模具钢新品种,使国产的热和冷模具钢达到世界先进水平。根据目前国内的模具钢的开发和发展,十二五模具钢发展重点应在下列几个方面:(1)提高冶金质量,增加精品规格(2) 研制推广应用新型模具钢 (3)建立模具选材用材专家系统(4)建成技术先进的模具材料生产线 (5)建立塑料模具钢系列 (6)加强表面处理技术的应用(7)大力开拓模具钢的国外市场。 模具钢的新开发 我国模具工业进人了快速发展时期,这极大地促进了模具钢生产、应用技术的进步。通过引进先进的设备和技术,已能生产高质量的模具钢,有些钢种的冶金质量已达到国际先进水平,并有少量出口,在国际上享有一定的声誉。 近年国内研制了近200种新型模具钢种,如超硬高速钢W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等;强韧耐磨钢7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等;高速钢基体钢65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等;中碳超高强度钢4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等;时效钢25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等;火焰淬火钢7CrSiMnMoV、7Cr2 SiMnMoV TiRe等;易切削模具钢8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa 等。 相信在我国研究人员和我们青年一代的大学生的不懈努力下,我国的模具钢一定会发展成为世界一流水平。