第四章模具钢的热处理

第四章模具钢的热处理第一节冷作模具钢的热处理一、非合金冷作模具钢的热处理及应用1．非合金冷作模具钢的热处理非合金冷作模具钢即碳素工具钢。常见非合金冷作模具钢的热处理过程：（1）预先热处理1）锻压后退火。2）球化退火获取球化体组织（即呈球状小颗粒的碳化物均匀分布在基体中的组织）。3）高温回火用于消除冷加工变形后的冷作硬化及残余应力。4）正火用于细化过热钢的晶粒和消除网状渗碳体。5）调质处理用于提高切削加工性，改善工件表面粗糙度（2）淬火以获取淬火马氏体，使模具具有高硬度和耐磨性。（3）回火以改善力学性能，消除淬火应力。返回2．非合金冷作模具钢的应用T8A钢多用于制造切削刃口在工作时不变热的工具、模具。如加工木材的铣刀、园锯片，鏨、铆钉冲模、冲头等。T12钢适合制造不受冲击、切削速度不高、对韧度要求不高的工具、模具。如机床用刀具以及断面尺寸小的冷切边模、凸模等。返回二、低合金冷作模具钢的热处理及应用1．低合金冷作模具钢的热处理常用的低合金冷作模具钢有：CrWMn、9Mn2V、Cr2、9SiCr等。常用低合金冷作模具钢的热处理过程：（1）预先热处理1）锻压后退火。2）高温回火用于消除冷加工变形后的冷作硬化及残余应力。3)正火用于细化过热钢的晶粒和消除网状渗碳体。4）调质处理用于提高切削加工性，改善工件表面粗糙度返回（2）淬火以获取淬火马氏体，使模具具有高硬度和耐磨性。（3）回火以改善力学性能，消除淬火应力。2．低合金冷作模具钢的应用CrWMn钢主要用于制造工作时切削刃口快速变热、淬火时要求不变形的工具和模具，如长铰刀、专用铣刀、板牙以及冷冲头（料厚小于2mm）、轻载拉伸模、弯曲翻边模等。9Mn2V钢适于制造一般要求尺寸较小的冲模、冷压模、雕刻模、落料模等。Cr2钢适于制造量具、拉丝模、冷镦模等。7CrSiMnMoV钢由于该钢种热处理变形小，强度高、韧性好，适于制造尺寸大、截面厚，淬火变形小，强韧性要求较高的模具。如落料模、凸模切边模、压形模、拉伸模、冷镦模等。9SiCr钢通常用于制造形状复杂、变形小、耐磨性要求高的低速切削刃具和冷冲裁模、打印模等。三、高合金冷作模具钢的热处理及应用常用高速钢热处理过程：1.预先热处理：锻压后退火用以消除内应力、降低硬度、改善切削加工性，也为淬火作准备。2.淬火：提高模具硬度和耐磨性。3.回火：改善力学性能，消除淬火应力。6W6Mo5Cr4V钢锻后退火时可采用普通退火或等温退火。常用的锻后等温退火工艺如图4-1所示高速钢的应用W18Cr4V钢具有较高的硬度、红硬性及高温硬度，且热处理范围宽、淬火不易过热。广泛用于制造刀具和承受高负荷的冷作模具；但制造冷挤压凸模，有时显得硬度不足。对于要求更高的凸模则可采用W6Mo5Cr4V2钢，其综合性能优于W18Cr4V钢。第二节热作模具钢的热处理一、高韧性热作模具钢的热处理及应用1．高韧性热作模具钢的热处理常用钢号为：5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV等。5CrNiMo钢的热处理1）退火：退火工艺曲线如图4-2，．图4-3所示2）淬火、回火工艺：淬火预热温度600～650℃，加热温度830～860℃，保温后油淬。5CrMnMo钢的预先热处理曲线示意图4-4、4-5所示淬火；加热温度840～860℃油淬，冷到150～180℃左右出油并立即回火。为减少变形及开裂，淬火时最好延时冷却，可空冷到740～780℃，然后入油。回火：回火工艺见表4-7。4CrMnSiMoV退火：等温退火加热温度840～860℃，等温温度700～720℃。淬火：大型锻模淬火湿度870～900℃，中小型锻模淬火温度900～930℃。回火：大型锻模回火温度620～660℃，硬度38～42HRC；中型锻模回火温度610～630℃，硬度41-44HRC；小型锻模回火温度470～61O℃，硬度44～49HRC。2．高韧性热作模具钢的应用5CrNiMo是目前国内用量较大的锻模钢，通用性强、大、中、小型模块，深、浅型的模块均用5CrNiMo钢。由于5CrNiMo及新钢种的研制成功，5CrNiMo应用范围在逐渐缩小。由于该钢淬透性好，更适合用于大批量生产的大、中型模块。5CrMnMo适用于制造要求较高强度和耐磨性，而韧性要求不甚高时的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模块，也可用于工作温度低于500℃的其他小型热作模具。4CrMnSiMoV该钢具有较高的强度、耐磨性，良好的冲击韧度和高温性能，淬透性高。适用于大、中型锻模，也可用于中、小型锻模二、高热强性热作模具钢的热处理及应用1.高热强性热作模具钢的热处理常用钢号有4Cr5MoSiV（H11）、3Cr2W8V、Cr5MoSiV1(H13)4Cr5MoSiV（H11）退火：加热温度为880，等温温度为750℃，炉冷到500℃以下出炉空冷，获得粒状珠光体组织，退火硬度为192～235HBS，最好在可控气氛炉中进行。淬火、回火：淬火时不需预热，可直接加热到1000～1020℃，油淬或分级淬火，硬度约50～52HRC，经540～600℃回火，模具硬度在40～50HRC范围内。4Cr5MoSiV1钢（H13）退火：等温退火加热到800℃，保温2h，降温至750℃等温2-4h，炉冷到500℃出炉空冷，硬度为192-229HBS，锻后必须立即进行球化退火。淬火和回火：H13钢与H11钢的不同之处在于，淬火前需经二次预热．然后加热到1020-1050℃，油淬的硬度为53—55HRC；也可以采用空冷或分级淬火，经560-630℃回火，可获得硬度40-50HRC。H13钢的回火或化学热处理温度同样要避开500℃，但不宜超过650℃。3Cr2W8V钢退火：等温退火的加热温度为840—880℃，等温温度为720-740℃，退火硬度不大于241HBS。淬火及回火：为了提高模具的强韧性，可以采用高温淬火加高温回火工艺，即1140-1150℃淬火，650—680℃回火，适用于承受动载荷较小的模具。对于在动载荷下工作的小模具或大型模具，可选用1050—1l00℃常规淬火工艺，油淬硬度为50-54HRC，550-650℃回火两次，每次2h，回火后硬度为40-50HRC。返回三、高耐磨性热作模具钢的热处理及应用1．高耐磨性热作模具钢的热处理常用钢号8Cr3、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V8Cr3钢退火：加热温度780～800℃，退火硬度≤255HBS。淬火及回火：淬火温度820～840℃，油冷到150～200℃出油，立即回火。回火温度480～520℃，硬度40～45HRC。3Cr3Mo3W2V（HM1）球化退火加热温度870～880℃，等温温度730～740℃，炉冷至500℃出炉。淬火加热温度1060～1130℃，油冷。回火温度620～650℃，保温2h，回火2次。经上述工艺处理后，模具硬度46～51HRC。盐浴炉处理的凹模寿命达到2860次，真空热处理后达4400次。5Cr4W5Mo2V（RM-2）钢退火：加热温度870℃，等温温度730℃，炉冷到500℃以下出炉空冷。淬火及回火：1130℃淬火并于不同温度后的硬度见表4-8所示。当550℃回火出现二次硬化峰值，700℃回火时仍保持40.5HRC的硬度。淬火温度超过1150℃时晶粒会明显增大，超过1200℃时显著增大。2．高耐磨性热作模具钢的应用8Cr3主要用于工作温度不太高，但要求高耐磨性的热切边、平锻等模具。目前，这种钢已逐渐为其它高合金钢所代替。3Cr3Mo3W2V（HM1）钢具有较高的热强性、热疲劳性能和良好的耐磨性。淬火范围较宽，同时具有良好的抗回火稳定性和加工性，适于制造镦模、压力机锻造等热作模具。5Cr4W5Mo2V（RM2）钢具有较高的热硬性、高温硬度和较高的耐磨性，适于制造小型精锻模、平锻模、热冲模和热挤压模具、热切边模、辊锻模等，使用寿命高。第三节塑料模具钢的热处理一、非合金塑料模具钢的热处理及应用对于要求不高的小型的热塑性塑料模具,常用45、50等要改善钢材的切削加工性能，需要进行退火处理对形状比较简单的、小型的热固性塑料模具采用T7、T8、T10、T12等碳素工具钢制造,球化退火处理二、渗碳型塑料模具钢的热处理及应用1．渗碳型塑料模具钢的热处理渗碳型塑料模具钢的含碳量一般都在0.1％-0.25%范围内常用渗碳型塑料模具钢的热处理过程：（1）锻压后退火。（2）正火用以改善切削加工性。（3）渗碳提高表面层含碳量。（4）淬火提高模具硬度和耐磨性。（5）低温回火消除淬火应力，稳定组织和尺寸。2．渗碳型塑料模具钢的应用20Cr钢多用于制造中、小型塑料模具。12CrNi3A钢主要用于冷挤压成型的形状复杂的浅型腔塑料模具，也可用来制造大、中型切削加工成型的塑料模具。三、预硬型塑料模具钢的热处理及应用1．预硬型塑料模具钢的热处理3Cr2Mo（P20）退火：850℃加热，保温2～4h。等温温度720℃，保温4～6h，炉冷至500℃，出炉空冷。淬火温度：860～870℃加热油淬，540～580℃回火。预硬态硬度为30～35HRC。化学热处理：P20钢具有较好的淬透性及一定的韧度，可以进行渗碳，渗碳淬火后表面硬度可达65HRC，具有较高的热硬度及耐磨性。预硬型塑料模具钢的应用常用于制造大、中型和精密的塑料模具,如制造电视机、大型收录机的外壳及洗衣机面板盖等。四、时效硬化型塑料模具钢的热处理及应用1．时效硬化塑料模具钢的热处理时效硬化塑料模具钢在固溶硬化后变软（一般28-34HRC）可进行切削加工，待冷加工成型后进行时效处理，可获得很高的综合力学性能时效硬化型塑料模具钢的热处理工艺基本分为两个步骤：首先进行固溶处理第二步进行时效处理25CrNi3MoA(1)用作一般精密塑料模具淬火加热温度880℃，空冷或水冷淬火，淬火硬度48～50HRC，再经680℃，4～6h高温回火，空冷或水冷，回火硬度22～23HRC，经机加工成形。再经时效处理，时效温度520～540℃，保温6～8h，空冷，时效硬度39～42HRC。再经研磨、抛光或光刻花纹后装配使用。(2)用于高精度塑料模具淬火加热温度880℃，再680℃高温回火，其余工艺同上。但在高温回火后对模具进行粗加工和半精加工，再经650℃保温1h，消除加工后的残留内应力，然后再进行精加工。2．时效硬化塑料模具钢的应用25CrNi3MoA多用于制造复杂、高精度的塑料模具五、耐蚀性塑料模具钢的热处理及应用1．耐蚀性塑料模具钢的热处理耐腐蚀型塑料模具钢分高碳高铬型耐蚀钢（9Cr18）、中碳高铬型耐蚀钢(4Cr13)、低碳铬镍型耐蚀钢（1Cr7Ni2）常用的预先热处理为球化退火最终热处理工艺为淬火加低温回火高碳高铬型耐蚀钢具有较好的淬透性，淬火冷却一般采用油冷，亦可用空冷或在100～150℃的热油中冷却。2．耐蚀性塑料模具钢的应用9Cr18钢多适用于制造承受高耐磨、高负荷及在腐蚀介质作用下的塑料模具4Cr13钢多用于制造要求具有一定耐蚀性能的塑料模具。1Cr7Ni2钢多用于制造耐蚀性要求高的塑料模具六、淬硬型塑料模具钢的热处理及应用1．淬硬型塑料模具钢的热处理在模具切削加工完成以后，将其整体进行一定的淬火、回火处理，以获得所需力学性能的塑料模具钢，称为淬硬型塑料模具钢常用材料：T7A、T8A、T10A、9Mn2V、Cr12MoV最终热处理一般为淬火加低温回火淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应该充分2．淬硬型塑料模具钢的应用淬硬型塑料模具钢用于压制热固性塑料、交合强化塑料（如尼龙型强化或玻璃纤维强化塑料）产品的模具，以及生产批量很大，要求模具使用寿命很长的塑料模具返回结束放映，谢谢！