模具热处理方法,科普文:模具材料的选用及热处理工艺

  模具原材料的性能对模具使用寿命有关键性的危害,依据模具结构和应用情况,有效采用模具制作材质是模具技术工程师的重要任务之一。

  模具热处理及表面强化是模具生产制造中的重要加工工艺,是保障模具质量与使用期限的重要组成部分,具体使用证明,在模具无效中因为热处理不合理所引起的占较大比率。

  模具应用广泛,工作性质区别大,生产制造模具的原材料范围广泛。现阶段,冲压模具、塑料模、压铸模具、粉未冶金模具的原材料以钢为核心,有一些模具还可以选用铸造锌合金和高分子材料等。

  模具原材料的性能标准及采用标准

  模具建筑用钢关键性能规定如下所示:

  1,硬度和耐磨性能(最主要的模具无效方式,确定模具使用寿命)

  2,可加工性能(模具零件外形繁杂,规定热处理变型小)

  3,强度延展性(充足的抗压强度承担髙压,冲击负荷等条件高耐磨)

  4,切削性能、抛光性、耐蚀性(塑料及添加剂的腐蚀性)。

  模具建筑用钢按主要用途可以分为三大类:

  1,冷工模具钢:制做金属材料在热态下变形模具,包含:冲压模具、冷挤压模、冷镦模、粉末状抑制模。规定高韧性、高抗磨性及充足强度延展性。

  2,热作模具钢:生产制造通过加热固体或形状记忆合金在压力之下成形的模具,包含:热锻模、压铸模具。规定高温环境充足的抗压强度、韧性耐磨性能及高烧疲惫抵抗力和传热性

  3,塑料模具钢:生产制造各种各样塑料模具。塑料种类多,规定区别大,其模具原材料覆盖面广。关键规定加工工艺性能高(热处理变型小、抛光性好、抗腐蚀)

  采用一般标准:达到应用性能规定、优良工艺性能、适度考虑到合理性。

  模具常见热处理加工工艺

  模具热处理包含模具原材料热处理和模具零件热处理。

  模具原材料热处理:在炼钢厂内进行,确保钢材质量,如基本上结构力学性能,合金成分要符合国家标准或国家标准。特征是大中型工业电炉中批量生产。

  模具零件热处理:在模具生产厂进行,及专业热处理厂进行。特征是小批量生产或单件生产,加工工艺复杂多样,机器设备精湛。

  热处理加工工艺方式,分准备热处理和最后热处理。常见方式有:淬火、淬火、热处理、热处理、渗氮及渗氮处理等,如表。

  冷工模具钢以及热处理

  冷工模具主要运用于金属材料或非金属材料的冲裁件、拉申、弯折等工艺。工作中零件承担拉压、弯折、冲击性、疲惫、磨擦等几种机械作用功效。

  关键无效方式:破裂、堆塌、损坏、粘着(牙齿咬合)、啃伤、变软等。

  冷工模具钢的重要性能规定:高变形抗力、破裂抵抗力、抗磨损、缓解疲劳、抗粘着性能

  常见材料包含:

  调质钢,T10A,T12A

  高合金钢,9Mn2V、CrWMn、9SiCr、GCr15

  铁素体不锈钢,Cr12、Cr12MoV

  碳素钢主要特征:含C量大、含比较多合金成分、合金成分减少钢的马氏体相变点Ms

  冷工模具钢以及热处理

  冷工模具钢热处理特性:加热方法(加热或阶梯性提温)、加温物质(选用操纵气氛炉、真空烧结炉)、散热方式(较平缓的散热方式从而减少变型)、表层处理(深冷处理、高频淬火)、工艺流程间安全防护(及时处理)

  调质钢的热处理:用以规定不太高的中小型简易冷工模具工作中零件,(T8A,T10A),T10A运用最常见,强度延展性比较高。调质钢切削性能差,基本热处理后淬硬层1.5~3.0mm。

  高合金钢的热处理:别名油淬钢,这类钢一般热处理气温较低,在油中制冷,变型小,尺寸稳定性好。

  常用材料有:鉻钨合金钢(CrWMn,9CrWMn),锰钒钢(9Mn2V),高碳钢鉻钢(Cr2),鉻硅钢片(9SiCr)

  铁素体不锈钢的热处理:通常是高鉻中碳钢,切削性能非常高,具备微变形性,又叫微形变钢,是高端冷工钢。

  意味着钢材型号Cr12,Cr12MoV,Cr12W,Cr5MoV等

  火苗热处理冷工模具钢的热处理:为简单化大中型、超大型冷工模具的生产过程专门研制出,其热处理特征是:淬火温度范畴比较宽(880--1150℃),适宜手工制作;切削性能非常高,风冷后硬度高,芯部性能也罢;热处理变型选择性小。

  冷工模具钢与热作模具钢的差别:冷工模具钢偏重于强度、耐磨性能。含碳高,合金成分以增强切削性能,提升耐磨性能为主导。 热作模具钢对强度规定适度,偏重于红硬性,传热性,耐磨性能。因而含碳低,合金成分以增强切削性能,提升耐磨性能、红硬性为主导。

  塑料模具钢以及热处理

  塑料模具钢的主要特点:

  1,覆盖面广:从普通钢材到专用型钢。专用型钢已独到见解,钢材型号前加SM

  2,性能很严格,热处理难度高,规定可抛光性和镜面玻璃品质

  3,防止变型

  4,抗腐蚀

  5,易削性

  各种各样钢型热处理

  ▇预硬底化型塑料模具钢的热处理

  ▇易削预硬底化型塑料模具钢的热处理

  ▇非铝合金中碳塑料模具钢的热处理

  ▇渗C型塑料模具钢的热处理

  ▇抗腐蚀型塑料模具钢的热处理

  ▇时效硬化塑料模具钢的热处理

  ●预硬底化钢特指炼钢厂已开展最后热处理(热处理回火)的建筑钢材。

  ●典型性预硬底化塑料模具钢为:SM3Cr2Mo.其热处理加工工艺为:840--880℃热处理,油冷,600--650℃回火,风冷,供货强度32HRC。

  ●相对应的国外建筑钢材为P20,法国钢40CrMnMo7,日本HPM2。P20钢渗C后热处理加工工艺为: 820--870℃热处理, 150--260℃回火,风冷,渗C层强度达58-64HRC。法国钢40CrMnMo7切削性能比SM3Cr2Mo好,工艺性能、抛光性更强。

  ●易削预硬底化钢在确保原来性能情况下,加上一种或多种易削合金成分。

  ●典型材料有:8CrMnWMoVS(8CrS),含S易切削钢,热处理强度达40—42HRC时,其切削加工性非常与淬火态的T10A钢(200HBS),可抛光性和光刻技术腐蚀性强。典型性热处理:800±10 ℃淬火,隔热保温2-4h,减温到700-720 ℃,隔热保温4-6h,炉冷,强度=58HRC。

  ●高耐磨易切削钢:5CrNiMnMoVSCa

  ●非铝合金中碳塑料模具钢是冶金工业品质(纯洁性)更高中碳碳素钢,含C量在0.4%—0.6%。

  ●典型材料有:SM45、SM50,类似日本钢号S45C—S58C。其热处理工艺与基本加工工艺一样,针对中小型、精密度要求较低的塑料模具零件,优选此钢材牌号。

  ●渗C型塑料模具钢:对受冲击性大一点的塑料模具零件,规定表层硬芯部韧,选用渗C钢。一般零件选用20Cr。对表层质量要求比较高的零件选用专业钢材牌号:12CrNi3A。

  ●抗腐蚀型塑料模具钢用于制造对金属有腐蚀性的塑料产品模具 零件。

  ●典型性钢材牌号有:Cr13、9Cr18等可以加强马氏体不锈钢。其热处理与一般不锈钢金属制品热处理同样。

  ●时效硬化型塑料模具钢:针对样子繁杂、高精密、使用期长的塑料模具零件为了减少热处理变形和提升模具零件的精度保持性选用时效硬化钢。模具零件在时效处理后变松(28-34HRC),方便生产加工成形,然后时效硬化,得到需要综合性结构力学性能。

  ●奥氏体时效硬化钢具有较高的强屈、优良钻削性能和电焊焊接性能。典型性钢材牌号有18Ni在固溶处理状况下强度28HRC,480 ℃时效性3h,强度可以提高到43HRC,隔热保温时间比较长,强度可以达到52HRC。

  ●进行析出硬底化槽钢是由时效处理和积淀进行析出第二相而加强,强度可以达到37-43HRC。象征性钢材型号有:25CrNi3MoAl。这类钢冶金工业品质高,一般采用特殊冶炼厂,纯真读好,镜面玻璃研磨性好。其热处理分成:第一次固溶处理(热处理),第二次时效处理(回火)和调质处理。

  市场中常见塑料模具钢

  ●718塑料模具钢(43元/企业)

  ●718塑料模具钢:交货状态已预加硬至HB285-320(HRC30-35)无需再淬硬层,绝不变型;可继续加硬至HRC40。性能表明:经加热炉精练或电渣重溶钢,适宜电腐蚀(火花放电)生产加工,易抛光处理;切削性能好,综合性结构力学性能好。主要运用于:

  (1)长期性供应和大中型塑胶料模具;

  (2)有抛光处理规定大型塑料模具。

  ●718H ( 36元/企业) 为真空熔炼之铬-镍-钼碳素钢,出厂前已经进行了淬硬层及回火解决,具有下俩各类优势:无淬裂和热处理变型风险性 不用热处理花费 减少模具生产周期 减少模具需要成本费(例,不用侨正变型) 模具便于调整 可施加渗氮处理及火眼金睛固化处理,以提高模具的硬度及耐磨性能。 718H适用范围: 大中型使用期长塑胶注塑模,如家用电器产品,电脑外壳等模具高表面光滑度之橡塑制品模具吹模具因为硬度大,适合于塑料模具中之滚轮成型专用工具,缩小-制动系统模(弯板机模),(视生产需要可增加火苗硬底化或渗氮处理)结构零件及轴 ●718H建筑钢材专长: 抛光性及工艺性能好,建筑钢材纯洁性高.

  ●在出厂情况:预硬HB 330-370

  ●S136 (96元/企业)

  ●S136 --超耐磨耐腐蚀预硬镜面玻璃建筑钢材一勝百(德国)ASSAB STAVAX ESR(S-136)为高级不锈钢合金钢、其具有下列的特点:

  ●良好的耐腐蚀蝕性

  ●良好的抛光性

  ●良好的耐磨性能

  ●良好的機械工艺性能

  ● 热处理時具有良好的穩判定綜盖上列优势,促使該鋼種具备非凡的生産特点。由於其優良的耐腐蚀蝕性,在塑料模具中常用的好處简述如下所示:

  ● 較低維修費用模具经过長期应用後,模穴外表依然維持原来的光滑狀態。

  HPM38 (日立金属材料 )

  超耐磨耐腐蚀预硬镜面玻璃建筑钢材HPM38是13Cr系含Mo不锈钢板,经过特殊融解制造而成有非常好的耐蚀性。因而,比较适合于规定硬度大并且对抗腐蚀镜面玻璃性要求较高的塑料模具,并且,HPM38热处理规格转变很小,适宜高精密热处理。此外,它腐蚀性强,有益于模具日常保养。主要运用于:日用全透明産品(家用电器,诊疗,食品类)高打磨抛光标准的模具及其抗腐蚀标准的塑胶模具等。如:通信器材零件,医疗机械零件等。

  特性:抛光性很好,耐蚀性佳,热处理规格很小 。

  热作模具钢以及热处理

  热作模具主要包括鍛模、热挤压模、压铸模具等

  关键无效方式:破裂(干裂或机械疲劳裂纹)、形状变化或凹模堆塌、热疲劳、热磨损和热融损.

  热作模具钢的主要特点:除优良工艺性能外,还规定在各个条件下具备强的抗压强度、延展性、强度、耐热性。一般含C量比较低,多元合金化(含Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等)

  较高耐磨热作模具钢:用于制造受冲击负荷比较大的热作模具工作中零件。

  典型性钢材型号:5CrNiMo和5CrMnMo。

  高热强性热作模具钢:关键制做压铸模具、机锻模工作零件。规定有较高的热强性、热疲劳性、热融损、回火抵抗力、耐热性。一般含比较多Cr、W、Si、Mo、V等合金成分。意味着钢材型号有: 4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV1(海外型号H13)、4Cr3Mo3SiV

  高耐磨性能热作模具钢:具备红硬性良好的热磨损性,有较高的持续高温抗压强度、持续高温韧性耐热性。意味着钢材型号:3Cr2W8V,含W量大。淬火温度高:1100-1150 ℃,为了减少变型,要慢慢提温,对繁杂、大中型件应加热

  别的模具原材料的热处理

  模具用生铁的热处理:生产制造大中型繁杂模具,一般选用球墨铸件、合金铸铁。典型性热处理为淬火及持续高温回火。

  磨具用铸钢件的热处理:大中型锻模,主要代表ZG5CrMnMo、ZG5CrNiMo等。热处理一般为淬火和回火。

  钢结硬质合金刀具的热处理:以钢基材为粘结相,以金属碳化物为硬质的相,根据粉末冶金工艺抑制煅烧成的。其热处理与合金结构钢基本一致。

  时效硬化钢

  凡根据时效热处理可提高硬度的碳素钢,均称作时效硬化碳素钢。典型性钢材牌号有马氏体时效钢和沉淀硬化不锈钢。前者基本特征为含碳量≤0.03%和镍18%~25%,并加入有各种各样的能够产生时效硬化的合金成分,它主要运用于飞机上的一些构件、火箭弹发动机外壳等,也用于压铸件等多个方面。沉淀硬化不锈钢又可分为马氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体沉淀硬化不锈钢。马氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢可用作飞机场人体的薄壁结构、蜂窝结构,还能作然料储箱、火箭弹发动机外壳、压力容器等。马氏体沉淀硬化不锈钢能耐空气、水及其其他一些物质浸蚀,用于制造液体火箭外壳和核