(1-4)模具材料选用

第一章 冲压模具设计与制造基础
第四节 模具材料选用
二、冲模材料的选用原则
1. 根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应 具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等； 2. 根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料； 3. 满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工， 淬透性好、热处理变形小； 4. 满足经济性要求。
热处理硬度(HRC) 凸模 56~60 60~64 凹模
弯 曲 模
要求高度耐磨的凸、凹模及镶块；形 状复杂的凸、凹模及镶块； 冲压生产批量特大的凸、凹模及镶块
材料加热弯曲 时用的凸、凹模及镶块 5CrNiMo、5CrNiTi、 5CrMnMo 一般拉深用的凸模和凹模 拉 深 模 要求耐磨性的凹模或凸凹模或冲压生 产批量大、要求特长寿命的凸、凹模 材料 材料加热拉深用的凸模和凹模 T8A、T10A、9Mn2V Cr12、Cr12MoV、 GCr15 YG8、YG15 5CrNiMo、 5CrNiTi
45
HT250、ZG310-570 Q235 45 20 T10A、9Mn2V Cr12、GCr15 45 T8A、9Mn2V
43百度文库48
43~48 58~62（渗碳） 56~60 62~64 43~48 52~56
一般用途
单位压力特大
第一章 冲压模具设计与制造基础
表1.4.5 模具一般零件的常用材料及热处理硬度（续）
第一章 冲压模具设计与制造基础
表1.4.4 模具工作零件的常用材料及热处理硬度
模具 类型 零件名称及使用条件 材料牌号 热处理硬度(HRC) 凸模 冲裁料厚t ≤ 3mm，形状简单的 凸模、凹模和凸凹模 冲裁料厚t≤ 3mm，形状复杂或冲 裁料厚t>3mm的凸模、凹模和凸 凹模 要求高度耐磨的凸模、凹模和凸 凹模，或生产量大、要求特长寿 命的凸、凹模 凹模 60~64
侧压板
侧刃挡板 拉深模压边圈 斜楔、滑块 限位圈（块） 弹簧
45
T8A T8A T8A、T10A 45 45 65Mn、60Si2MnA
43~48
54~58 54~58 58~62 43~48 43~48 40~48
第一章 冲压模具设计与制造基础
表1.4.6 模具零件加工常用热处理方法
热处理方法
退火 正火 淬火
T8A、T10A、9Mn2V
58~62 CrWMn、 Cr6WV、 9Mm2V、 Cr12、Cr12MoV、GCr15 W18Cr4V、120Cr4W2MoV 65Cr4Mo3W2VNb（65Nb） YG15，YG20
冲 裁 模
58~62
62~64
60~62
56~58 ~
61~63
58~60
材料加热冲裁时用凸、凹模
热处理方法
定义
将淬火后的钢件进行高温回火
目的及应用
使钢件获得比退火、正火更 好的力学综合性能，可作为 最终热处理，也可作为模具 零件淬火及软氮化前的预先 热处理。 使模具零件表面具有高硬度 和耐磨性，而心部保留原有 的良好韧性和强度，属于表 面强化处理。
调质
渗碳
将钢件放在含碳的介质及渗碳剂中， 使其加热到一定温度 （850~900°C），使碳原子渗入到 钢件表层内。
脱碳敏 感性 大 大 较小 较小 较大 中等 较大 较大 中等 中等 较大 较大 较小 小 中等 较小
切削加 工性 好 好 较差 较差 较好 中等 中等 中等 中等 中等 较好 较好 较差 较差 较差 差
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表1.4.3 常用冷作磨具钢国内、外牌号对照
中国（GB/T1299-2000等） 日本（JISG4404-1983等） 美国（ASTMA681-1984等） T9/T10 Cr12 Cr12Mo1V1 Cr12MoV 9Mn2V CrWMn 9CrWMn W6Mo5Cr4V2 SKS31 SKS3 SKH51 01 M2 SK4 SKD1 SKD11 SKD11 02 W1/W2 D3 D2
定义
将钢件加热到临界温度以上，保温一 定时间后随炉温或在土灰、石英中缓 慢冷却。
目的及应用
消除模具零件毛坯或冲压件 的内应力，改善组织，降低 硬度，提高塑性。
将钢件加热到临界温度以上，保温一 定时间后，放在空气中自然冷却。
将钢件加热到临界温度以上，保温一 定时间，随后放在淬火介质（水或油 等）中快速冷却。
氮化
将钢件放在含氮的气氛中，加热至 使模具零件表面具有高硬度 500~600°C，使氮渗入到钢件表层。 和耐磨性，用于工作负荷不 大，但耐磨性要求高及要求 耐腐蚀的模具零件。
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表1.4.7 凸、凹模热处理工序安排 模具性质
一般冲模
工艺路线安排
锻造→退火→机械加工成型 →淬火回火 →钳工修正、装配
采用成型磨削或电加 锻造→退火→机械粗加工 →淬火回火 →精加工（成型磨削 或电加工）→钳工修正、装配 工工艺制造的冲模 复杂冲模 锻造→退火→机械粗加工 →调质 →机械加工成型 →淬火回 火 →精加工（成型磨削或电加工）→钳工修正、装配 高温回火或退火→机械加工成型 →淬火回火 →钳工修正、 装配
第一章 冲压模具设计与制造基础
第四节 模具材料选用
三、冲模常见材料及热处理要求
冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、 硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧
树脂、聚氨酯橡胶等。冲压模具中凸、凹模等工作零件所用
的材料主要是模具钢，常用的模具钢包括碳素工具钢、合金 工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬
推板、顶板 推杆、顶杆 导正销 固定板、卸料板 定位板 导料板 托料板 挡料销、定位销
Q235
45
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表1.4.5 模具一般零件的常用材料及热处理硬度（续）
零件名称
废料切刀 定距侧刃
使用情况
材料牌号
T10A、9Mn2V T8A、T10A、9Mn2V
热处理硬度 (HRC)
56~60 56~60
同退火
改变钢的力学性能，提高钢 的硬度和耐磨性，增加模具 的使用寿命。
回火
将淬火钢件重新加热到临界温度以下 消除淬火后的内应力和脆性， 的一定温度（回火温度），保温一定 提高塑性与韧性，稳定零件 时间，然后在空气或油中冷却到室温。尺寸。
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表1.4.6 模具零件加工常用热处理方法（续）
Cr12MoV
9Mn2V Cr6WV CrWMn 9CrWMn Cr4W2MoV 6W6Mo5Cr4V
合金 工具 钢
5CrMnMo 5CrNiMo 3Cr2W8V 高速 工具 钢
W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V3
淬火不 淬硬 红硬 变形性 深度 性 较差 浅 差 较差 浅 差 好 深 较好 好 深 较好 好 浅 差 中等 深 中等 中等 浅 较差 中等 浅 较差 中等 深 中等 中等 深 中等 中等 中 较差 中等 中 较差 较好 深 较好 中等 深 好 中等 深 好 中等 深 好
不同冲压方法，其模具类型不同，模具工作条件有差异， 对模具材料的要求也有所不同。 冲模工作零件主要长期承受冲击和摩擦等。表1.4.1是不同 模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求。
表1.4.1 模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求
模具类型 冲裁模 弯曲模 拉深模 工作条件 主要用于板料的冲切成形，其刃口在工作过 程中受到强烈的摩擦和冲击 主要用于板料的弯曲成形，工作负荷不大， 但有一定的摩擦 主要用于板料的拉深成形，工作应力不大， 凹模入口处承受强烈的摩擦 模具工作零件的性能要求 具有高的耐磨性、冲击韧性、 耐疲劳断裂 具有高的耐磨性和断裂抗力 具有高的耐磨性和硬度、凹 模工作表面粗糙度低
质合金等（可参见GB/T699—1999、GB/T1298—1986、
GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981、 JB/T5827—1991等）。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第四节 模具材料选用
三、冲模常见材料及热处理要求
常用模具钢的性能比较见表1.4.2。 常用冷作模具钢国内、外牌号对照见表1.4.3。 模具工作零件的常用材料及热处理要求见表1.4.4。 模具一般零件的常用材料及热处理要求见表1.4.5。 模具零件加工常见热处理方法有退火、调质、淬火、回火、 渗碳、氮化等。 根据零件及要求不同，热处理工序安排也不同。 见表1.4.6、表1.4.7。
52~56 58~62 60~62 ~ 52~56 60~64 62~64
第一章 冲压模具设计与制造基础
表1.4.5 模具一般零件的常用材料及热处理硬度
零件名称 使用情况 一般负荷 上、下 模座 模柄 导柱、 导套 垫块 负荷较大 负荷特大，受高速冲击 用于大型模具 压入式、旋入式和凸缘式 浮动式模柄其球面垫块 大量生产 单件生产 用于滚动配合 材料牌号 HT200、HT250 HT250、Q235 热处理硬度 (HRC)
第一章 冲压模具设计与制造基础
表1.4.2 常用模具钢的性能比较
类别 碳素 工具 钢 牌号 T7、T8 T9~T13
Cr12
耐磨性 差 较差 好 好 中等 较好 中等 中等 较好 较好 中等 中等 较好 较好 较好 好
耐冲击性 较好 中等 差 差 中等 较差 中等 中等 较差 较好 中等 较好 中等 较差 中等 差
3Cr2W8，5CrNiMo， 5CrMnMo
6Cr4Mo3Ni2WV（CG-2）
48~52 51~53
第一章 冲压模具设计与制造基础
表1.4.4 模具工作零件的常用材料及热处理硬度（续）
模具 类型
零件名称及使用条件
一般弯曲用的凸、凹模及镶块
常用材料
T8A、T10A、9Mn2V CrWMn、 Cr6WV、 Cr12、 Cr12MoV、GCr15
第一章 冲压模具设计与制造基础
复习上次课内容
1.简述金属的屈服条件、硬化规律、卸载弹性恢复规律和反 载软化现象、最小阻力定律。
2.简述冲压成形中的变形趋向性及其控制。 3.冲压成形性能的概念。 4.冲压工艺对材料的基本要求。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第四节 模具材料选用
一、冲压对模具材料的要求
零件名称 使用情况 一般用途 主要用途 一般用途 主要用途 一般用途 高耐磨 材料牌号 Q235 45 45 Cr6WV、CrWMn T10A、9Mn2V Cr12MoV Q235、45 45 T8 45 43~48 52~56 43~48 43~48 43~48 43~48 56~60 56~62 60~62 热处理硬度 (HRC)
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