论文部分内容阅读
[摘 要]模具材料在现代社会发展中有着重要的作用，它对于经济发展和工业化进程的加快有着推动作用。模具材料在选择上有非常多的技巧，要根据不同的需求进行不同的选择，模具主要分为冷作模具和塑料模具，而在这两种模具材料的处理上也需要运用不同的方式和技术，这样才能不断适应我们工业所需要的模具特征和类型。本文就是针对模具材料的选择和处理上进行的探讨。
[关键词]模具材料；材料选择；冷作模具；塑料模具；处理方式
中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0041-01
前言：
目前，我国工业化进程不断加快，工业所需要的材料和工具也越来越多，因此，在模具的材料上进行适当的选择是至关重要的。我们应该根据不同的需求和特征，进行不同的模具选择和分类，并针对不同的模具材料进行不同的处理。我们现在的模具主要是冷作模具和塑料模具，通常都是高碳合金材料构成的，这些模具寿命长，但同时也有各自的不足，因此在淬火处理上就要使用不同的方式，这样才能更好的满足不同的工业需求，推动模具的快速发展。
一、模具材料的分类
模具的受载类型和工作温度状态的不同，对模具钢的机械性能的要求完全不同。模具钢的机械性能指标主要是由成份、冶炼质量及热处理组织决定。目前我国模具钢的成分大多是合金钢和高合金钢；冶炼质量均是优质或高级优质钢；不同成份的模具钢有不同的机械性能，相同成份的模具钢通过不同的热处理能得到不同的金属显微组织，可实现不同的机械性能指标。根据模具钢的不同工作用途，一般模具材料可分为2大类：冷作模具钢、塑料模具钢。我国模具用钢材料体系基本上形成了，各类模具钢，钢结硬质合金等新型材料有70余种。其中Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9SiCr、GCr15、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V等钢种是模具生产中常用的材料，约占80%。
二、模具材料的选择
1.冷作模具
1.1 成型零部件材料的选用有
第一，按模具的大小考慮。模具的尺寸不大时可选用高碳工具钢；尺寸较大时可选用高碳低合金工具钢；尺寸大时可选用高合金耐磨钢。
第二，按模具形状和受力情况考虑。模具形状简单、不易变形、截面尺寸不大、载荷较小时，可选用高碳工具钢或高碳低合金钢；模具形状复杂、易变形、截面尺寸较大、载荷较大的可选用高耐磨模具钢，如Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等钢。
第三，按模具的使用性能考虑。模具压制产品的批量小或中等时，常选用成本较低的碳素工具钢或高碳低合金钢制造；当生产批量大，要求模具使用寿命长时，可选用高耐磨、高淬透性及变形小的高碳中铬钢、高碳高铬钢、高速钢、基体钢或高强韧性低合金冷作模钢制造；当生产批量件特别大，要求使用寿命特别长时，可选用硬质合金或钢结硬质合金制造。
1.2 非成型零部件材料选用
上下模板一般选用HT200、ZG310-570、Q235；导柱、导套、斜楔、滑块一般选用T8A、T10A、Q235等。顶杆、顶料杆、垫板、定位板、挡板、挡料销一般选用45。
2.塑料模具
2.1 成形零部件材料的选用
第一，对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等。
第二，对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理；型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。
第三，对于制品外观质量要求一般的模具，小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材；大中型模具所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。
2.2 非成型零部件材料选用
第一，模板一般选用进口S50C或国产SM45；导柱、导套、推板导柱、推板导套及复位杆材料可采用GCr15或SUJ2、T8A、T10A。
第二，模具中的一般结构用件，如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等，对硬度和耐磨性无特别要求，可选用国产SM45钢，不需再进行热处理。
第三，模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件，应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢，如T8A、T10A等。该类钢使用时均需进行淬火处理，以提高其硬度和耐磨性。
三、模具材料的处理
1.冷作模具的处理
冷作模具硬度强、耐磨性好，其中CrWMn、9SiCr、GCr15三种为高碳低合金冷作模具，它们加入了合金元素，因此这三种模具的热处理淬透性强，通常我们对模具进行热处理时，可以用中温盐浴淬火和低温回火，其温度尽量保持在1200摄氏度，保温时间尽量在10分钟左右，这样进行处理的模具有很高的强韧性，并且非常耐磨，这就可以提高冷模具的寿命，这种方式多用于形状复杂的模具上，但是这种处理方法属于不均匀奥氏体淬火方法，在加热淬火前最好采用200摄氏度的低温，进行预热，这样可以将零部件的水分蒸发干净，对材料的作用发挥更大，更大的激发材料运用的潜能。对于生产批量较大的模具材料来说，例如9SiCr、GCr15等等，是高碳合金模具，因此利用这种方法处理会有比较好的耐磨性。不过这三种冷作模具材料都是莱氏体钢，含有大量的共晶碳化物，因此加热功能不好，容易在加热过程中发生炸裂的现象。在这几种材料中，结构几乎都呈现带状、网状组织，以及碳化物偏析等缺点，因此毛坯一定要进行反复镦拔锻造，将大块的共晶碳化物击碎，最后需要球化退火，将碳化物偏析控制在3级以内。如果对模具的强度有特殊要求，就需要对模具材料进行高温盐浴快速加热淬火+中温回火，再进行刃口和型腔的高频离子氮化处理，这样可以达到强度大的冷冲模和冷挤压模，延长模具寿命。
2.塑料模具的处理
塑料模具具有耐腐蚀、良好的韧性、强大的导热性、耐磨以及热处理变形小等优点。因此，在塑料模具的材料选择上要兼顾不同的塑料制品特性、功能以及经济成本，通常我们选择的塑料模具钢材料的成分是，CrWMn、38CrMnAlA、Cr12MoV、Cr12、5CrNiMo。而近年来，我国冶金行业还专门研究了一些塑料模具钢，主要有3Cr2Mo、SM1、PMS、5NiSCa、8Cr2S、SM2等等，这些塑料模具材料都是20世纪80年代以来，我国塑料产业不断发展而来的产物，这些塑料模具材料对于提高复杂精度的塑料材料模具的使用寿命有着非常大的作用。这些塑料用品几乎占了我们全部模具的50%。
总结
综上所述，近年来，我国的经济不断发展，工业化进程不断加快，这对于我国工业所需要的模具材料的演变和研究也有着一定的要求。模具材料随着经济的发展在逐渐演变，我们要根据不同的需求选择适当的模具材料，并做好正确的处理，我们通常使用的模具是冷作模具和塑料模具，因此在处理上也要有所变化，这样可以延长模具的寿命，同时满足工业化的需求。
参考文献
[1] 陈相彪.模面不等间隙处理对缩短模具研合周期的贡献[A].华北六省区锻压技术文集（2012）[C].2012.
[关键词]模具材料；材料选择；冷作模具；塑料模具；处理方式
中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0041-01
前言：
目前，我国工业化进程不断加快，工业所需要的材料和工具也越来越多，因此，在模具的材料上进行适当的选择是至关重要的。我们应该根据不同的需求和特征，进行不同的模具选择和分类，并针对不同的模具材料进行不同的处理。我们现在的模具主要是冷作模具和塑料模具，通常都是高碳合金材料构成的，这些模具寿命长，但同时也有各自的不足，因此在淬火处理上就要使用不同的方式，这样才能更好的满足不同的工业需求，推动模具的快速发展。
一、模具材料的分类
模具的受载类型和工作温度状态的不同，对模具钢的机械性能的要求完全不同。模具钢的机械性能指标主要是由成份、冶炼质量及热处理组织决定。目前我国模具钢的成分大多是合金钢和高合金钢；冶炼质量均是优质或高级优质钢；不同成份的模具钢有不同的机械性能，相同成份的模具钢通过不同的热处理能得到不同的金属显微组织，可实现不同的机械性能指标。根据模具钢的不同工作用途，一般模具材料可分为2大类：冷作模具钢、塑料模具钢。我国模具用钢材料体系基本上形成了，各类模具钢，钢结硬质合金等新型材料有70余种。其中Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9SiCr、GCr15、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V等钢种是模具生产中常用的材料，约占80%。
二、模具材料的选择
1.冷作模具
1.1 成型零部件材料的选用有
第一，按模具的大小考慮。模具的尺寸不大时可选用高碳工具钢；尺寸较大时可选用高碳低合金工具钢；尺寸大时可选用高合金耐磨钢。
第二，按模具形状和受力情况考虑。模具形状简单、不易变形、截面尺寸不大、载荷较小时，可选用高碳工具钢或高碳低合金钢；模具形状复杂、易变形、截面尺寸较大、载荷较大的可选用高耐磨模具钢，如Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等钢。
第三，按模具的使用性能考虑。模具压制产品的批量小或中等时，常选用成本较低的碳素工具钢或高碳低合金钢制造；当生产批量大，要求模具使用寿命长时，可选用高耐磨、高淬透性及变形小的高碳中铬钢、高碳高铬钢、高速钢、基体钢或高强韧性低合金冷作模钢制造；当生产批量件特别大，要求使用寿命特别长时，可选用硬质合金或钢结硬质合金制造。
1.2 非成型零部件材料选用
上下模板一般选用HT200、ZG310-570、Q235；导柱、导套、斜楔、滑块一般选用T8A、T10A、Q235等。顶杆、顶料杆、垫板、定位板、挡板、挡料销一般选用45。
2.塑料模具
2.1 成形零部件材料的选用
第一，对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等。
第二，对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理；型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。
第三，对于制品外观质量要求一般的模具，小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材；大中型模具所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。
2.2 非成型零部件材料选用
第一，模板一般选用进口S50C或国产SM45；导柱、导套、推板导柱、推板导套及复位杆材料可采用GCr15或SUJ2、T8A、T10A。
第二，模具中的一般结构用件，如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等，对硬度和耐磨性无特别要求，可选用国产SM45钢，不需再进行热处理。
第三，模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件，应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢，如T8A、T10A等。该类钢使用时均需进行淬火处理，以提高其硬度和耐磨性。
三、模具材料的处理
1.冷作模具的处理
冷作模具硬度强、耐磨性好，其中CrWMn、9SiCr、GCr15三种为高碳低合金冷作模具，它们加入了合金元素，因此这三种模具的热处理淬透性强，通常我们对模具进行热处理时，可以用中温盐浴淬火和低温回火，其温度尽量保持在1200摄氏度，保温时间尽量在10分钟左右，这样进行处理的模具有很高的强韧性，并且非常耐磨，这就可以提高冷模具的寿命，这种方式多用于形状复杂的模具上，但是这种处理方法属于不均匀奥氏体淬火方法，在加热淬火前最好采用200摄氏度的低温，进行预热，这样可以将零部件的水分蒸发干净，对材料的作用发挥更大，更大的激发材料运用的潜能。对于生产批量较大的模具材料来说，例如9SiCr、GCr15等等，是高碳合金模具，因此利用这种方法处理会有比较好的耐磨性。不过这三种冷作模具材料都是莱氏体钢，含有大量的共晶碳化物，因此加热功能不好，容易在加热过程中发生炸裂的现象。在这几种材料中，结构几乎都呈现带状、网状组织，以及碳化物偏析等缺点，因此毛坯一定要进行反复镦拔锻造，将大块的共晶碳化物击碎，最后需要球化退火，将碳化物偏析控制在3级以内。如果对模具的强度有特殊要求，就需要对模具材料进行高温盐浴快速加热淬火+中温回火，再进行刃口和型腔的高频离子氮化处理，这样可以达到强度大的冷冲模和冷挤压模，延长模具寿命。
2.塑料模具的处理
塑料模具具有耐腐蚀、良好的韧性、强大的导热性、耐磨以及热处理变形小等优点。因此，在塑料模具的材料选择上要兼顾不同的塑料制品特性、功能以及经济成本，通常我们选择的塑料模具钢材料的成分是，CrWMn、38CrMnAlA、Cr12MoV、Cr12、5CrNiMo。而近年来，我国冶金行业还专门研究了一些塑料模具钢，主要有3Cr2Mo、SM1、PMS、5NiSCa、8Cr2S、SM2等等，这些塑料模具材料都是20世纪80年代以来，我国塑料产业不断发展而来的产物，这些塑料模具材料对于提高复杂精度的塑料材料模具的使用寿命有着非常大的作用。这些塑料用品几乎占了我们全部模具的50%。
总结
综上所述，近年来，我国的经济不断发展，工业化进程不断加快，这对于我国工业所需要的模具材料的演变和研究也有着一定的要求。模具材料随着经济的发展在逐渐演变，我们要根据不同的需求选择适当的模具材料，并做好正确的处理，我们通常使用的模具是冷作模具和塑料模具，因此在处理上也要有所变化，这样可以延长模具的寿命，同时满足工业化的需求。
参考文献
[1] 陈相彪.模面不等间隙处理对缩短模具研合周期的贡献[A].华北六省区锻压技术文集（2012）[C].2012.