模具钢介绍及选材PPT资料.ppt

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便宜、易于锻造成形，切削加工性能也比较好。

缺点：

淬透性差，变形开裂倾向大，耐磨性和热强性较低。

2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢,2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢,碳素工具钢常用碳素工具钢的牌号T7A、T8A、T10A、T12A等力学性能：

含碳量的影响钢的硬度主要由含碳量和组织决定，含碳量越高，则硬度越高，耐磨性越好。

淬火温度的影响适当提高淬火温度可增加硬化层厚度，从而提高模具的承载能力，但过高的淬火温度又会使强韧性下降。

回火温度的影响碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，在150300C回火后，抗弯强度及冲击韧度随回火温度的升高而明显增高，因此应根据不同钢号选择最佳回火温度。

工艺性能：

锻造性能碳素工具钢的热变形抗力低，锻造温度范围宽，锻造工艺性好。

退火和正火经锻造后的碳素工具钢模具毛坯需进行退火处理，使其具有良好的工艺性能，为切削加工和淬火做好组织准备。

2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢,2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢,表2碳素工具钢的淬火、回火工艺,油淬冷作模具钢：

在碳素工具钢的基础上加入适量的Cr、Mo、W、V、Si、Mn等合金元素。

目的：

以提高钢的淬透性、力学性能和回火稳定性。

特点：

具有高的硬度、中等的淬透性，其中CrWMn钢的淬透性优于9Mn2V等钢，而9Mn2V钢能在较低的温度下淬硬，其淬火变形会稍小一些。

常用的油淬冷作模具钢：

CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、MnCrWV钢等。

2、冷作模具材料及性能要求/油淬冷作模具钢,1.CrWMn钢力学性能：

具有较高的硬度和耐磨性、较好的韧性并能减小过热敏感性、淬火变形较小。

工艺性能：

锻造工艺始锻温度1100一1140，终锻温度800850。

锻后要空冷到650700再转入热灰中缓冷。

退火工艺CrWMn钢锻后均需等温球化退火，退火加热温度790830，等温温度700720，退火后的组织比较均匀，退火硬度约为255207HBS。

淬火工艺淬火加热温度820840，油淬硬度为6365HRC，直径拳4050mm的钢件油中可以淬透。

CrWMn钢经860加热、280等温淬火后，强韧性明显提高。

回火工艺回火温度200，回火硬度6062HRC。

应用范围：

轻载冲裁模具、轻载拉深模具和弯曲翻边模具。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,2.9Mn2V钢特点：

9Mn2V钢是利用我国丰富的锰、钒资源研制出来的不含铬的冷作模具钢；

锰的质量分数高达1.70一2.00；

钢的淬透性好。

力学性能：

9Mn2V钢的碳化物量比CrWMn钢少，颗粒较大，耐磨性不及CrWMn钢，但仍比T10钢的耐磨性高67倍。

锰使钢的Ms点下降，淬火后残留奥氏体较多，尤甚于CrWMn钢，因此淬火变形比CrWMn钢还小，但其尺寸稳定性不及CrWMn钢。

9Mn2V钢的淬透性接近9SiCr钢，低于CrWMn钢；

缺点:

回火稳定性较差，几乎与碳素工具钢相近。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,9Mn2V钢工艺性能：

锻造工艺始锻温度11301160，终锻温度800，空冷到650700，再缓冷。

退火工艺加热温度750770，保温35h，等温温度680700，保温46h。

淬火工艺淬火温度780820，油冷，硬度62HRC以上，热处理变形较小。

回火工艺回火温度150200，空冷，硬度6062HRC,回火温度在200300，有回火脆性及显著的体积膨胀，应设法预防。

应用：

适于制造一般要求的尺寸较小的冷冲模、冷压模、雕刻模、落料模等。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,3.9SiCr钢9SiCr钢是一种专用刃具钢，也可用来制造机床附件和冷作模具，如打印模、滚齿模、搓丝板、冷冲模等，目前正逐步应用到载荷较大的模具，部分取代Crl2钢。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,9SiCr钢力学性能：

在室温至900的力学性能见下表。

9SiCr钢工艺性能：

锻造工艺始锻温度10501100，终锻温度850800，锻后缓冷；

退火工艺加热温度780810，保温24h；

等温温度680720，保温46h；

淬火工艺淬火温度860880，油冷，硬度6265HRC，可采用分级或等温淬火；

回火工艺回火温度180200，硬度6062HRC，在250回火脆性，应避免在此温度范围回火。

9SiCr钢应用范围：

适于制造冷冲模和打印模等。

如用9SiCr钢制造的螺栓十字槽冲模，经900，260280等温30min，则硬度为5759HRC，强韧性好，使用寿命比经常规处理的冲模提高3倍。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,4.6CrNiSiMnMoV（GD）钢特点：

GD钢是一种碳化物偏析小而淬透性高的高强韧钢。

成分：

GD钢的合金总量在4（质量分数）左右，在CrWMn钢的基础上，适当降低含碳量，以减少碳化物偏析，同时添加Ni、Si、M。

力学性能强韧性高：

强韧性指标接近基体钢，有些韧性指标超过基体钢；

GD钢的冲击韧度、小能量多冲抗力、断裂韧度、抗压屈服点等均优于CrWMn钢和Cr12MoV钢。

工艺性能锻造工艺GD钢的碳化物偏析小，下料后可直接使用。

若需改锻，锻造性能好，GD钢锻造温度区间宽，可以一次成形，成材率可达80以上。

其加热温度10801120，始锻温度10401060，终锻温度850。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,4.6CrNiSiMnMoV（GD）钢退火工艺加热到760780，保温2h，然后以30/h的速度冷到680，再保温6h，炉冷到550出炉空冷。

淬火及回火淬火温度870930，以900最佳，盐浴炉加热，加热系数为45s/mm，可油淬、空冷或风冷。

回火温度为175230，回火硬度为5862HRC。

可代替CrWMn、Crl2型、GCr15、6CrW2Si、9SiCr、9Mn2V等钢制作各种类型的易崩刃、易断裂的冷作模具，如冷挤模、冷弯模、冷镦模、精密塑料模、温热挤压模等，另外，应用于火焰淬火模具也已取得了可喜的进展。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,5.Cr5MolV钢特点：

具有较好的淬透性、较高的耐磨性和较小的热处理变形。

力学性能Cr5Molv钢的含铬量中等，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，耐磨性好，热处理变形小，淬透性好。

在较低的淬火温度获得较高的硬度。

工艺性能在950空淬：

50mm152mm254mm的工件淬硬到6265HRC。

Cr5MolV钢的退火加热温度为840860，等温温度为740760，退火硬度为202229HBS。

应用范围用于制造重负荷、高精度的冷作模具。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,6.Cr6WV钢特点：

Cr6Wv钢淬火变形小，淬透性好，具有较好的耐磨性和一定的韧性。

力学性能强韧性高、耐磨性低、具有优良的强韧性：

抗弯强度为350400MPa、冲击韧度比Crl2MoV钢高40。

工艺性能淬火温度为960980，油淬硬度高于60HRCo。

应用范围用于制造大批量生产薄板和中等厚度板料零件的大型冲模，也可用于制造小型精冲模、中等载荷冷挤压凸模。

2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材,

（一）冲裁模1冲裁模的工作条件和性能要求冲裁模：

用于各种板材的落料与冲孔。

受力情况：

冲击力、剪切力、弯曲力，以及剪切材料的强烈摩擦力，因而对冲裁模的性能要求主要是指对模具刃口的性能要求。

2冲裁模工作零件材料的选用模具寿命的高低；

冲压件的材质不同材质的冲压件，其冲压的难易程度相差很大；

冲压件的产量如批量不大，就没有必要选用高性能的模具材料；

材料价格。

3、选材的实例,3、选材的实例

（二）拉深模1拉深模对材料的性能要求性能：

较高的强度和耐磨性，一定韧性和较好的切削加工性能，并要求热处理变形小。

硬度：

凸模热处理后硬度为5862HRC，凹模硬度为6264HRC。

表面处理：

生产批量很大时，则要求拉深模具有很高的寿命，应对模具进行渗氮、渗硼、镀硬铬、渗钒等表面处理。

2拉深模材料的选用小批量生产：

可选表面淬火钢或铸铁。

轻载拉深模：

可选T10A、9Mn2v、CrWMn、GD、65Nb等钢。

重载拉深模：

应选用强度较高的Crl2、Crl2MoV、Crl2Molvl、Cr5MolV、GM、ER5等钢。

3、选材的实例（三）弯曲模小件弯曲、卷边、成形用模具：

可选用45、T10A、GD钢。

中件弯曲、卷边、成形用模具：

小批量生产可选用低熔点合金、锌基合金；

生产批量较大时，宜选用CrWMn、6W6、Crl2型钢或以硬质合金作镶块镶嵌在低熔点合金或锌基合金的基体中。

3、选材的实例（四）冷挤压模1冷挤压模性能要求性能要求：

有高的抗压强度和抗弯强度，高的强韧性和耐磨性。

要求硬度达6163HRC。

另外：

还要求模具材料有较高的高温强度和冷热疲劳抗力。

2冷挤压模具材料的选用常用：

T10A、CrWMn、60Si2Mn、Crl2型钢、W18Cr4v、W6Mo5Cr4V2及新型模具钢均可作为冷挤压模具材料。

*工厂最常选用的是60Si2Mn、Crl2、Crl2MolVl、6W6、GM、ER5、LD、65Nb、012Al、LMl、LM2、GD钢、马氏体时效钢和硬质合金等,3、选材的实例（五）冷冲模结构零件材料的选用,4、塑料模具钢介绍及选材,一、塑料模对用钢的要求二、塑料模常用钢材三、合理选用钢材,4、塑料模具钢介绍及选材,一、塑料模对用钢的要求依模具的使用情况不同而合理地选择钢材是首要的条件。

塑料模具钢应满足如下要求：

4、塑料模具钢介绍及选材,机械加工性能优良：

塑料模型腔、型芯形状复杂，深孔、深槽、窄缝较多，钢材必须具有易切削性能。

抛光性能优良：

塑料模型腔允许的表面粗糙度极小，几乎都要求做到镜面光泽，故钢材组织应均匀致密，夹杂物极少，镜面抛光硬度应不低于HRC38，一般为HRC4046，最佳为HRC55。

有良好的表面腐蚀加工性：

塑件表面有许多花纹，如皮革、绸纹、布纹、精细图案等，要求钢材质地细而均匀，否则腐蚀的效果不佳。

既要耐磨损又要耐热：

成型零件受到熔的冲刷和热交变负荷，材料的耐疲劳性和耐磨性要好。

淬透性好、变形小：

一般热塑性塑料模采用调质、预硬化等处理即可，而热固性塑料模必须淬硬。

电火花加工性好：

塑料模型腔常采用放电加工，加工后表面硬化层要浅，以便抛光。

耐腐蚀性：

某些塑料（如PVC）有腐蚀性，模具钢必须具有耐腐蚀性焊接性能较好：

型腔加工或旧模修复时难免需要补焊，因此模具钢要有较好的焊接性能（硬化、开裂、变形等）。

4、塑料模具钢介绍及选材,二、塑料模常用钢材1、结构零件用钢Q235钢：

最为经济的钢，用于注射模的动模、定模座板、垫块；

压缩模的盖板等。

45钢：

产量最大用途最广的钢，用于推杆固定板、侧滑块及导滑槽等；

形状简单的型芯和型腔，但寿命只有58万，抛光性能差，难以达到Ra0.4以上。

55钢：

用于形状简单、塑件精度中等的模具，产量大的吹塑模，以及注射模的推板、侧滑块、楔紧块、凹模套、复位杆、推杆、型芯固定板、支承板等。

40Cr钢：

为用途广泛的中碳低合金钢，用于形状不太复杂的中小型注射模、小型芯、推杆，各种脱模机构零件，可淬硬和调质处理。

T7A、T8A：

用于导柱、导套、斜销、方销、推杆、耐磨垫片、热固性压模承压垫及需淬硬到HRC45以上的零件，也可用于形状简单的压模型腔、型芯。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢

（1）通用模具钢CrWMn：

为微变形合金钢，用于热固性压模要求热处理变形小的零件，缺点为容易发生网状碳化物，不耐冲击。

9Mn2V：

用于热固性压缩模、传递模、注射模，热处理性能较好。

5CrMnMo：

中等耐热性能，用于较大尺寸塑料模镶块、淬火变形小，可用于热作模具，但抛光性差。

9CrSi：

用于热固性塑料模型芯镶块，热处理性能较好。

CrMn2SiWMoV：

用于热固性塑料注射模的复杂型芯、嵌件等，可以淬硬空冷而微变形。

20CrMnTi：

用于小形精密型腔嵌件，可以用渗碳增加表面硬度，提高耐磨性。

38CrMnAl：

用于制造PVC、PC等成型有腐蚀性气体产生的注射模，可作氮化处理，调质硬度可达HRC2832，氮化表面HV1000。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢预硬化钢3Cr2Mo（P20）：

为我国引进美国通用塑料模具钢，预硬化后硬度HRC3638；

用于中、小型热塑性注射模，真空熔炼，可抛光至镜面，抗拉强度约1330N/mm2，电火花加工性能好。

5CrNiMnMoVSCa（简称5NiSCa）、55CrNiMnMVS（SM1）：

为含硫易切削钢，适用于中、大型热塑性注射模，预硬化后硬度HRC3545。

718和740（瑞典）、420（美）、NAK80（日）：

适用于酸性塑料及要求高抛光性、高要求的模具，适合PA、POM、PS、PE、PP、ABS等塑料成型；

预硬化HRC3336。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢析出硬化钢20CrNi3AlMnMo（SM2）：

预硬化后时效硬化，硬度可达HRC4045；

10Ni3CuAlVS（PMS）：

预硬化后时效硬化，硬度可达HRC4045；

热变形极小，可用镜面抛光，特别适合于腐蚀精细花纹，抗拉强度约1400N/mm2。

以上两种钢适用于热塑性和热固性塑料注射模，要求长寿命、高精度的中小型模具。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢马氏体时效钢06Ni6CrMoVTiAl、06Ni7Ti2Cr：

在未加工前为固熔体状态，易于加工；

精加工后以480520温度进行时效，硬度可达HRC5057；

适用于要求尺寸精度高的小型塑料注射模，可作镜面抛光。

耐腐蚀钢Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）：

为空冷淬火钢，属于不锈钢类型；

空冷淬火硬度可达HRC4253；

适用于PVC及混有阻燃剂的热塑性塑料（ABS阻燃级）注射模。

S136（瑞典）：

抗蚀性极佳，简单时效处理硬度可达HRC50以上，尺寸稳定，焊接性能良好，用于高腐蚀性塑料模具。

PAK90（日）：

极佳的耐蚀、耐磨及高镜面加工性，用于精度塑料模、高镜面度模具；

预硬化硬度HRC3033。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢镜面钢10Ni3CuAlVS（PMS）：

析出硬化钢，见前述；

8CrMnWMoVS（8CrMn）：

为易切削预硬化钢，抗拉强度可达3000N/mm2，用于大型注射模可以减小模具体积，调质后硬度HRC3335；

淬火时可空冷，硬度可达HRC4260。

25CrNi3MoAl：

适用于型腔腐蚀花纹，属于时效硬化钢，调质后硬度HRC2325，可用普通高速钢刀具加工；

时效后硬度HRC3842；

可作氮化处理，处理后表层硬度可达HV1100。

高纯度、高镜面度、抛光性能好，抗锈防酸能力极佳，热处理变形小；

预硬HRC2933；

适用于PVC、PP、PE、PC、PMMA塑料成型。

其它镜面钢还有日本的YAG（马氏体时效硬化钢）、HPM38、HPM17（预硬HRC38）、HPM50（预硬HRC40），用于精密注射模。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢易切削钢4Cr5MoSiVS：

用于形状不太复杂的大型热塑性注射模；

淬火空冷、二次回火，硬度可达HRC4346。

为易切削预硬化钢，前面已述。

NAK55（日）：

高硬度、易切削，焊接性良好，预硬硬度HRC3740，用于高性能塑料模具、橡胶模具。

HPM1、HPM2（日）：

为易切削性预硬化钢，用于塑料精密注射模。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢高速钢基体钢65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）7Cr7Mo3VSi（LD2）6Cr4Mo3Ni2WV（CG-2）5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）以上为高速钢基体钢，适用于小型、精密、形状复杂的型腔及嵌件，热处理后耐磨性优异。

4、塑料模具钢介绍及选材/塑料模常用钢材,2、成型零件用钢/专用模具钢精密模具钢：

HPM50、YHD50、ZX10、VikingHPM50（日）：

它的精密纹面加工性、一般镜面加工性、加工面一致性均极好，适用于制造精密塑料模具，预硬HRC40。

YHD50：

非磁性高硬度模具钢（HRC4045），适用于塑料磁体零件的成型。

铜系合金ZX10：

导热率超过铁系模具材料的5倍，适用于制造短成型周期的高速注射用塑料模具。

Viking（瑞典）：

是ASSAB公司的高合金工具钢，具有高耐磨性与高韧性，硬度可达HRC5258，热处理稳定性良好，尺寸变化极小；

机械加工性良好。

4、塑料模具钢介绍及选材,三、合理选用钢材塑料模材料选用依据：

依据一：

塑件的生产批量模具寿命塑件成本预计产量市场；

批量小，对钢材要求可低些；

批量大，必须选优质钢材，确保足够的模具寿命。

依据二：

塑件的尺寸精度塑件精度50%取决于模具，模具制造精度和耐磨损性决定了制品的精度和模具寿命；

对于高精度（MT34）和超高精度（MT12）的塑件，既使产量很低，也应选用优质模具钢。

4、塑料模具钢介绍及选材/合理选用钢材,依据三：

塑件的复杂程度塑件越复杂、成型零件加工越难，零件加工变形也可能越大，应选择切削性能优良的钢材。

依据四：

塑件的尺寸大小塑件越大，成型零件加工量越大，选择易切削钢较有利；

塑件尺寸越大，模具零件的刚度、强度要求也高，选用模具钢的综合性能要好。

4、塑料模具钢介绍及选材/合理选用钢材,依据六：

塑件材质类型不同的塑料材质具有不同的成型性能，如有腐蚀性材料，应选用耐腐蚀的模具钢；

有增强填料的塑件，应选用高强度、耐磨性好的模具钢。

依据五：

塑件的外观要求塑件如为外观装饰件，对表面质量和纹饰要求高，应选用表面抛光性能和纹饰加工性能优良的模具钢，钢材质地要好；

透明件或光学器件：

模具钢材质均匀性和表面镜面抛光性要好。

4、塑料模具钢介绍及选材/合理选用钢材,依塑料品种选用模具钢,4、塑料模具钢介绍及选材/合理选用钢材,依塑件产量选用模具钢,5国外常用优质模具钢简介,1、国内常见国外模具钢企业简要介绍一胜百ASSAB、百禄BOHLER大同特殊钢DAIDO，日立金属HITACHI、不二越NACHI、山阳特殊钢SANYO熔炉斯伯CRUCIBLE、奥伯杜瓦Aubert&

Duval、布德鲁斯buderus、撒斯特、鲁奇尼,5国外常用优质模具钢简介,2、国内、国外模具钢牌号对照,5国外常用优质模具钢简介,3、日本JIS标准钢材编号方法,5国外常用优质模具钢简介,5国外常用优质模具钢简介,压铸模失效方式：

点蚀、溶蚀、龟裂,压铸用模具钢强韧性关系,5国外常用优质模具钢简介,5国外常用优质模具钢简介,高速钢和冷作模具钢强韧性关系,5国外常用优质模具钢简介,5国外常用优质模具钢简介,5国外常用优质模具钢简介,日立金属HPM系列介绍,5国外常用优质模具钢简介,5国外常用优质模具钢简介,日立金属模具钢强度与韧性关系1,5国外常用优质模具钢简介,日立金属模具钢强度与韧性关系2,5国外常用优质模具钢简介,5国外常用优质模具钢简介,日立金属热作模具钢高温强度与韧性关系,1、类别选择错误：

冷作模具钢和热作模具钢混用：

YXR33和YXR3SKH51和QHZ工具钢和结构钢混用：

螺栓用DC53、SKH51制作塞规和块规用DC53、高速钢制作,6错误选材实例与热处理宜与忌,6错误选材实例与热处理宜与忌,热锻凹模失效图片：

选材SKH51,2、材质替代错误：

SKD11和DC53、ASSAB88、KD21、QCM8混用SKD11含碳量高，耐磨但韧性差DC53等含碳量低，韧性好但耐磨性稍差Cr12MoV和SKD11混用：

成分、性能均有差别ASP23和ASP30、HAP40、KHA30混用：

韧性差别大,6错误选材实例与热处理宜与忌,2、材质替代错误：

Cr12和Cr12MoV混用：

耐磨性不同,6错误选材实例与热处理宜与忌,3、不考虑失效方式和表面处理盲目选材：

磨损失效：

Cr12、SKH51、Cr12MoV、SKD11、DC53顺序耐磨性减弱断裂失效：

SKD11、SKH51、DC53、YXR3、YXR33顺序韧性增加表面PVD：

做PVD时，在SKD11和DC53之间，优先选用DC53,6错误选材实例与热处理宜与忌,冷锻冲头不耐磨：

要求SKD11我司用DC53,6错误选材实例与热处理宜与忌,4、热处理宜与忌体积效应：

宜先加工到较小体积后再热处理，忌大体积材料热处理例如：

盖泽工业的S45C垫板、HAP40厚板热处理螺纹及硬度：

宜适中，忌过高例如：

12.9级螺纹的硬度3944HRC高合金工具钢的硬度：

宜高，忌过低例如：

DC53和SKH51要做到4050HRC,6错误选材实例与热处理宜与忌,4、热处理宜与忌尺寸效应：

宜短粗忌细长，特别是油淬材料客户带料热处理：

宜按材质保证单的材料牌号填写作业指示书，忌按客户口头说的材料牌号填写作业指示书例如SKD11和Cr12MoV、DC53等量具：

宜冷处理，忌随意选材和热处理例如量规选用DC53SKD11的热处理：

宜精确描述硬度要求范围5860HRC或6062HRC。

忌5862HRC,6错误选材实例与热处理宜与忌,5、客户让推荐材质时怎么办？

2H1W怎么用？

如受力状况、受热状况等怎么失效？

磨损、开裂、变形等以前用过什么材料，效果如何？

6错误选材实例与热处理宜与忌,谢谢大家,