常見模具材料及熱處理﹕
1.SS41(JIS)2.SKD11(JIS)3.YK30(SK3)4.SKH-9(JIS)5.PD206.DC53(JIS)7.SKD618.A3鋼9.鎢鋼10.45鋼等
?SS41(JIS)為日本鋼材牌號,相當於中國的A3鋼.屬於低碳機械構造用鋼.該鋼材含碳量為0.30%,不能進行熱處理,硬度不高;塑性較好,強度較低,機械加工性能好,可以滿足模具中非成形模板性能要求.
該鋼材適用於模具結構中的打背板,上托板,下托板,上墊腳,下墊腳,上模座,下模座,墊板和夾板等受力不大的模板和零件.
?SKD11(JIS)該鋼材冷作模具合金工具鋼.相當於中國的Cr12MoV,是一種高C,高Cr型合金鋼.各元素含量為1.45%~1.70%C,11.00~12.50%Cr,0.40~0.60%Mo,0.15~0.30%V.高碳保証獲得過飽和的馬氏體(該組織很硬),以確保高硬度,高耐磨性和一定的熱硬性(鋼材在高溫如500攝氏度仍能保証足夠的硬度).鉻可以極大地增加鋼的耐磨性能,同時還大大改善了鋼的淬透性(鋼材淬火後能獲得外部較硬,心部較軟的現象稱為淬透性.淬硬的越多表明淬透性越好).鉬釩不僅增加回火的穩定性,尚可細化晶粒,改善碳化物不均勻性,從而提高鋼的強度和韌性.其正常工作時地硬度為HRC58~64.
適用於受力較大的模具成形模板.如上打板(通常熱處理HRC52)和下模板(通常熱處理HRC58).
?YK30(SK3)該鋼材為日本牌號,含碳量較高,屬於碳素工具鋼.YK30是SK-3的改良鋼種,具有較SK-3更佳的強韌性和硬化能,同時還有易加工性能,且具有一般高碳鋼的高硬度和高耐磨性.
各元素含量為:1.00~1.10%C,0.8~1.10%Mn,0.2~0.6%Cr.
熱處理後硬度為HRC50,用於局部受力較大的模板(采用一般的鋼板會產生較大的變形),如模具的上下墊板,夾板,打板等.
?SKH-9(JIS)為合金工具鋼,相當於中國的W6Cr4Mo5V2合金工具鋼.由於含有鎢元素,使其具有熱硬性,同時提高了鋼的回火(熱處理的一種,常為減少或消除內應力)穩定性.釩與碳形成碳化物硬度高達HRC83.因此,該鋼材硬度較高,熱處理後硬度可達到HRC65.但脆性大,塑性差,不易進行切削加工.
適用與作直徑小於3.0的沖子材料.
熱處理基本知識
1金屬結構及合金化
兩種或兩種以上元素相互作用時形成合金,合金中組元原子相互作用的情形可能有:
固溶體:異類原子能以不同的比例混合,形成與某一組元相同的晶體結構,如置換式,間隙式
化合物:異類原子能以固定的比例混合,形成與組
金屬材料強化途徑A固溶強化:
合金元素固溶到基體金屬中形成固溶體時,合金的強度及硬度一般會得到提高,基體塑性則不降低.少量多元
B沉淀強化:過飽和固溶體分解析出彌散相,引起合金強化
C冷變形強化:金屬材料在再結晶溫度以下的變形,會引起強度升高,而塑性降低.
?D第二相相強化:
超過極限溶解度的部分形成過剩的第二相,其強化效果與過剩相性能的本身有關;還與其形態/大小/數量及分布關(彌散強化).
E細晶強化:
基體相晶粒細化及過剩相晶粒細化,晶粒越細,單位體積內的晶界面積越大,對位錯運動的阻力越大,因而強度及塑韌性越高.主要手段有;
變質處理變形及再結晶
壓鑄加難熔質點作為非自發晶核等
退火:消除殘余內應力/成份不均勻/組織不穩定等缺陷
固溶處理:對於第二相在基體相中的固溶度隨溫度降低而顯著減小的合金,將其加熱至能全部溶入固溶體的溫度,保持一定時間后,以快於第二相自固溶體中析出速度冷卻,獲得過飽和固溶體的
過程
?
?C時效:過飽和固溶體處于不平衡狀態,因而有發生分解和析出過剩溶質原子(呈第二相形式析出)的自發趨勢,使合金的強度/硬度升高,但塑性及抗蝕性下降.
?改善鋼的性能,通常采用兩個途徑:
1.調整鋼的化學成分,加入合金元素(如鎂,鉬,鎳等),即合金化;
2.實施鋼材的熱處理.
?熱處理是通過加熱,保溫,冷卻之操作方法,使鋼的組織結構發生變化,以獲得所需要的性能之加工工藝.
?鋼的熱處理根據加熱和冷卻方法不同,大致分為:
1.普通熱處理(通常稱為四把火即退火,正火,淬火,回火.也是最常用的熱處理方法)
2.表面熱處理(如表面淬火和化學熱處理等).
?在日常機械加工過程中,時常需要進行熱理.熱處理可以是機械加工過程的中間環節,也可以是使機械零件達到規定技術要求的最終工序.
??退火
所謂退火，就是將金屬或合金加熱到適當溫度，保溫一定時間，然後隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝，其實質是將鋼加熱奧氏體化后進行珠光體轉變。
?.退火方法:
常用的退火方法有完全退火(重結晶退火)、球化退火、去應力退火、再結晶退火、擴散退火和等溫退火等幾種。
球化退火:使鋼中碳化物球狀化而進行的退火工藝。常用的球化退火有普通球化退火和等溫球化退火兩種，工藝主要用於模具、量具和刃具鋼等。
?正火
所謂正火就是將鋼材或鋼件加熱到合適的溫度，保溫適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。
?2.正火之主要應用:
?(1).對於一些含碳量較高的鋼材,改善其組織結構,為以後熱處理(如:球墨化處理)作準備.
?(2).對含C量<0.4%的中、低碳鋼可用正火代替退火作預先熱處理,獲得合適的硬度,便於切削加工;
?(4).含C量在0.4~0.7%的不太重要的工件可在正火狀態下使用，即作為最終熱處理。
?退火與正火之目的
1.軟化鋼材以便切削加工;
2.消除殘余應力,防止工件變形,開裂;
3.細化晶粒,改善組織結構,提高鋼的機械性能;
4.為最終熱處理作準備
?退火與正火之區別
1.加熱溫度不同,一般正火加熱溫度高於退火加熱溫度
2.正火與退火最明顯不同在於正火冷卻速度稍快.
?淬火
?將工件加熱一定溫度後,保溫一段時間後,取出工件使其快速冷卻的操作方法.
?淬火之目的
?一般都是為獲得馬氏體(一種非常硬的晶體結構),提高工件的機械性能,如硬度和耐磨性.
?淬火介質
1.油(礦物油)如10號機油2.水
3.鹽水4.鹼浴
?回火
所謂回火就是鋼件淬硬后，再加熱到稍低於淬火溫度，保溫一定時間，然後冷卻到室溫的熱處理工藝。
?回火目的：
(1).合理地調整力學性能，使工件滿足使用要求；
(2).穩定組織，使工件在使用過程中不發生組織轉變，從而保證工件的尺寸、形狀不變；
(3).降低或消除淬火內應力，以減少工件的變形並防止開裂。
3.回火分類(按照加熱溫度的不同)
(1)低溫回火(回火溫度在250℃以下);
(2)中溫回火(回火溫度在350℃~500℃);
(3)高溫回火回火溫度在500℃~650℃.
?深冷處理：
?深冷處理就是鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續在０℃以下的介質中冷卻的熱處理工藝，也稱為冷處理，是淬火過程的繼續。
?深冷處理目的：
?為了最大限度的減少殘余奧氏體(常溫下不穩定組織，容易引起尺吋變
?吋等)，以進一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用過程中因殘余奧
?氏體的分解而引起的變形，同時強度、硬度和耐磨性都可得到不同程
?度的提高。
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