金属材料学第4章工模具用钢

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1、第4章工模具用钢按其用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。刃具钢可分为碳素钢、低合金工具钢和高速工具钢。模具钢根据工作状态可分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。量具钢用来制作量规、卡尺、样板等．用来测量工件尺寸和形状.4.1概述1、工具钢成分与性能特点主要矛盾韧度和耐磨性间的合理平衡→基体成分和K的性质、数量、形态和分布。成分组织一般含0.6~1.3%C→M+足够数量K。M硬度高、切断抗力较高、耐磨性好。什么M?Cr、W、Mo、V等:↑淬透性、耐磨性和热稳定性；Mn、Si辅助加入:↑淬透性，回稳性第二相K→球状、细小、均匀分布。工艺特点锻造→球化退火→不完全淬火淬火工艺参数

2、要求严格。变形开裂倾向工艺措施热应力组织应力变形开裂分级加热、分级淬火、等温淬火、双液淬火;零件设计与其他工艺措施等模具增加工艺孔减少变形开裂2、工具钢基本性能及检测方法强度塑性静弯或扭转试验→弯曲强度、挠度和扭转强度、扭转角；?韧度硬度热稳定性一般采用无缺口冲击试样?一般硬度60HRC以上，K可适当↑硬度2~3HRC对高速钢，通常就是红硬性淬透性断口法→碳素工具钢和低合金工具钢；端淬法→合金工具钢，以端淬曲线上60HRC处距水冷端距离表示。淬透性作用强弱顺序：Si、Mn、Mo、Cr、NiMe↑淬透性,只有溶入A中，才起作用；Me作用随钢中含碳量而变化，如Si。工具钢淬透性

3、随热处理条件而变化,如V注意点Si对不同含C量钢的淬透性影响V在不同淬火温度时对淬透性的影响4.2碳素钢及低合金工具钢1、碳素工具钢T7~T13做低速切削的刃具和简单的冷冲模。淬透性低，断面尺寸小于15mm的工具。T7有较好塑韧性，宜做受冲击的刃具，如凿子等；T8易过热，制造形状简单的木工工具等；T10、T12耐磨性较好，强度高，但韧度低，制造不受冲击或冲击较小形状简单的工具，如车刀、铣刀等淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火.成本低、工艺性能好、用量大。2、低合金工具钢淬火工艺T淬为Ac1+30~50℃油冷，熔盐分级淬火，等温淬火(B等温淬火和M等温淬火)一般组织含碳

4、量0.5％~0.6％的M+未溶粒状K合金化Cr、Si、W、Mo、Mn、V等元素，↑耐磨性和回稳性，↑淬透性→采用缓冷方式，↓变形开裂Cr:1%左右，细化K，均匀分布；Mn:主要↑淬透性;Si:↑低温回稳性，Si强化F,↓切削加工性,↑脱碳敏感性，不单独加入；?W:0.5~1.5%，W含量太多→K类型转变，且使K分布不均匀，恶化性能。V:↓过热敏感性,细化晶粒,↑回稳性合金元素具体作用9SiCr：①Si/Cr↑淬透性，D油<40mm；②Si/Cr↑回稳性，~250℃回火，>60HRC；③K细小、均匀→不容易崩刃；④分级淬火或等温淬火处理，变形较小；⑤Si使钢的脱碳倾向较大。适

5、于制作形状较复杂、变形要求小工件，特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。CrWMn：①Cr、W、Mn复合，↑淬透性，D油=50~70mm；②AR在18~20%，淬火后变形小；③含Cr、W碳化物较多且较稳定，晶粒细小→高硬度、高耐磨性；④回稳性较好，>250℃回火，<60HRC；⑤W使碳化物易形成网状。适于制作要求变形小、耐磨性高的工件，如拉刀等，也可做量具及形状较复杂的高精度冲模。9CrWMn?1898年就有含W钢，1910年生产了W18Cr4V。近几十年来，高速钢的产量、品种和质量都有了很大的发展。按照其成分和性能特点可分为以下几类：⑴钨系高速钢：典型牌号18-4-1，美

6、M1，俄P18。⑵钨钼系高速钢：如6-5-4-2，美M2，目前应用普遍。⑶含钴高速钢：如W18Cr4VCo5,红硬性高。⑷超硬高速钢：典型牌号为W6Mo5Cr4V2Al。具有65~70HRC高硬度、高红硬性特点，成本比钴高速钢低。钨系和钨钼系称为通用型高速钢，而把其它类型称为特殊用途高速钢或高性能高速钢。4.3高速钢上左:直、锥柄加长麻花钻上右:整体硬质合金钻头铣刀、铰刀、复合刀具及非标准刀具下右:各种合金车刀对焊高速钢锥柄钻头高速钢45钢高速钢直柄麻花钻一、高速钢中合金元素的作用C定比碳经验规律设计→最大二次硬化效应C%＝0.033%W+0.063%Mo+0.20%V+0

7、.060%Cr→合金元素之间的相对控制法.必须解决成分-性能间数学模型,控制参数的数值范围.一般高速钢含C量0.7~1.3%(质量分数)作用规律C↑:↑硬度,但↓熔点,易过热;↑K量,↑不均匀性;↑AR→↑回火次数;↓σ和AKVV显著↑红硬性、↑硬度和耐磨性，细化晶粒，↓过热敏感性。以VC存在.WMo钨是钢获得红硬性的主要元素。M6C型K，回火时析出W2C；W↓↓热导率→钢导热性差钼和钨相似，1％Mo可取代1.5~2.0％WCrCr加热时全溶，保证钢淬透性，4％Cr。改善抗氧化能力、切削能力CoCo可显著提高钢的红