当前课程知识点：工程材料 > 第3章金属材料 > 3.2合金钢 > 合金钢（6）
下面我们学习第二类
合金工具钢 合金模具钢
合金模具钢分为两个类型
第一 为冷作模具
首先我们看它的用途
它用于制造冷冲模
冷镦模 冷挤压模
和拉丝模等等
它的工作温度
一般不高于200至300度
二 性能要求
冷作模具工作时
承受很大的压力
弯曲力 冲击载荷和摩擦
它的主要失效形式为磨损
也常出现崩刀 断裂变形
等失效现象
它的性能要求为高硬度
一般为58至62HRC
高耐磨性 足够的韧性和疲劳抗力
热处理变形小
三 成分特点
第一 高碳 碳的质量分数
多在1.0%以上
个别钢种甚至达到2.0%
以保证高的硬度和高的耐磨性能
二 加入铬 钼 钨 钒等合金元素
以形成难溶碳化物 提高耐磨性
典型的钢种是铬12型钢
铬的含量高达12%
铬与碳形成M_7C_3型碳化物
能极大的提高钢的耐磨性
铬还显著提高钢的淬透性
四 钢种和牌号
典型牌号有9Mn2V
9SiCr CrWMn
对于要求不高的冷作模具
用低合金刃具钢制造
热处理与刃具钢相同
另外一类高铬型
典型牌号有Cr12型
用于制造大型冷作模具
它的热处理变形小
可以用于制造重载
和形状复杂的模具
此外还有冷挤压模
它工作时受力很大 条件苛刻
用基体钢或马氏体时效钢制造
基体钢 钢的化学成份
与高速钢的基体相同
马氏体时效钢
时效时析出金属间化合物
以显著提高强度
我们下面学习Cr12MoV钢的
热处理
它采用两类热处理工艺
第一类一次硬化型
在950度至1000度加热淬火
然后在150度至180度回火
硬度达61至64HRC
有较好的耐磨性和韧性
用于制造重载模具
另外一种是二次硬化型
采用1100度到1150度加热淬火
然后在510度至520度
进行三次的高温回火
通过二次硬化
硬度可达60至62HRC
它的红硬性和耐磨性都很高
但韧性较差
可以用作400至450度下
工作的模具
它的组织为回火马氏体
加碳化物加残余奥氏体
下面我们举例说明冷作模具钢
它的工程应用
实例一 黄铜接线板落料模
采用CrWMn钢制造
在球化退火后进行机加工
然后在820度进行加热
进行分级淬火
介质为50%的硝酸钾
和50%的亚硝酸钠
温度为160至200度
然后在180度至200度
进行低温回火
最后进行磨削加工
它的组织为回火马氏体
加碳化物加少量的残余奥氏体
硬度为58至60HRC
硬度均匀
实例二 用9SiCr钢
制造长剪刀片或剪切模
球化退火后进行机加工
然后在860度至870度加热油淬
然后在150度至200度进行回火
三至四个小时
硬度为58至62HRC
下面我们学习第二类模具钢
热作模具钢 一 用途
用于制造热锻模 热压模
热挤压模 压铸模
工作时型腔表面温度
可高达600度以上
我们看这个图
二 工作条件和性能要求
它承受很大的冲击载荷
强烈的摩擦 热应变和热应力
还出现高温氧化
以及崩裂 磨损 龟裂等失效
它的性能要求为
具有高的热硬性和高温耐磨性
高的抗氧化性能
高的热强性和足够的韧性
尤其是受冲击较大的热锻模
高的热疲劳抗力
以防止龟裂破坏
高的淬透性和导热性
三 成分特点
一 中碳 碳的质量分数
一般为0.3%至0.6%
以保证高强度 高韧性
较高的硬度和较高的热疲劳抗力
二 加入铬 镍 锰 硅
等合金化元素
铬主要提高淬透性
和镍一起提高回火稳定性
镍强化铁素体 增强钢的韧性
与铬 钼一起提高钢的淬透性
和耐热疲劳性能
三 加入钼 钨 钒等元素
产生二次硬化
钼还可以防止第二类回火脆性
提高高温强度和回火稳定性
四 钢种和热处理
典型的钢种有5CrMnMo
5CrNiMo
制造对于韧性要求高
而热硬性要求不太高的热锻模
热锻模钢的热处理和调质钢一样
830度至850度加热淬火后
进行高温回火
回火组织为回火索氏体
或回火屈氏体
此外还有合金元素含量
较高的钢种
4Cr5MoSiV 5Cr4W5Mo2V钢
用于制造热强性更好的
大型热锻模和压铸模
热压模钢的热处理工艺为
1000度至1100度淬火
600度左右回火
为保证热硬性还需要
进行多次回火
它的组织与高速钢类似
为回火马氏体加粒状碳化物
加少量残余奥氏体
下面我们举例说明热作模具钢的
工程应用
采用5CrNiMo钢制造
汽车连杆的锻模
加工后在840度至860度加热淬火
为减少大型模具的淬火变形
5CrNiMo钢要预冷
一般预冷至780度左右
进行油淬
200度后出油
在480度至510度回火两次
硬度为39HRC至44HRC
下面我们学习第三类
合金工具钢 量具用钢
一 用途 用于制造各种测量工具
如卡尺 千分尺 螺旋测微尺
块规 塞规等等
二 性能要求
量具在使用过程中
要求测量精度高
不能因为磨损或尺寸不稳定
而影响其测量精度
因此它要求有高的硬度
和高的耐磨性
高的尺寸稳定性
热处理变形要小
在存放和使用过程中
尺寸不发生变化
三 成分特点
量具用钢的成分
与低合金刃具钢相同
要求高碳 碳的质量分数
一般为0.9%至1.5%
同时加入提高淬透性的合金元素
如铬 钨 锰等
四 量具用钢
我们先看第一类
T10A T12A 9SiCr钢
用于制造尺寸小 形状简单的量具
第二类CrWMn钢
它的淬透性较高 淬火变形小
用于制造高精度且形状复杂的
量规和块规
三 GCr15 它的耐磨性
尺寸稳定性较好
用于制造高精度块规
螺旋塞头 千分尺
此外还有95Cr18 40Cr13
用于制造在腐蚀介质中
使用的量具
五 热处理特点
为了减小变形和提高尺寸稳定性
在淬火和低温回火时
要采取措施提高组织的稳定性
一 降低淬火温度
减少残余奥氏体量
二 淬火后应立即进行
负70至负80度的冷处理
使残余奥氏体
尽可能的转变为马氏体
然后进行低温回火
三 在淬火 冷处理和低温回火后
进行120度至130度几小时
至几十小时的时效处理
以使马氏体的正方度降低
残余奥氏体稳定和消除残余应力
下面我们举例说明
量具用钢的工程应用
制作高精度的块规
作为校正其它量具的长度标准
它要求有极高的尺寸稳定性
采用的材料为GCr15
或CrWMn钢
我们看这是它的热处理
工艺路线图
它淬火后进行低温的冷处理
然后进行低温回火
然后在120度至130度
时效四小时 然后进行研磨
然后再在120度至130度
时效六小时
经过这样的热处理以后的块规
一年内每十毫米长度的
尺寸变化量不超过0.1至0.2微米
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
