第一节冷作模具对材料性能的要求

第二章冷作模具材料第一节冷作模具对材料性能的要求一、使用性能要求冷作模具的受载形式拉伸、弯曲、压缩冲击、疲劳、摩擦冷作模具的失效形式磨损、开裂断裂、变形、咬合、冲裁模冲裁分离过程冲裁时，板料受力：凸、凹模的垂直作用力F、侧压力N、摩擦力μN、μF。板料变形：长度方向拉伸（伸长）、厚度方向压缩、弯曲上翘（弯矩的存在）冲裁变形过程拉深模工作过程演示挤压模挤压利用强大的压力，使金属坯料从挤压模模孔内挤出并获得所需产品的加工方法。凸模坯料凸模坯料冷镦模•冷镦模是指在冲击力的作用下将金属棒状坯料镦成一定形状和尺寸的产品的冷作模具。下图为螺栓冷镦模标准件冷镦模冷镦模的工作条件•冲击频率高(60~120次/min)，冲击力大，金属坯料受到强烈镦击，同时受到短周期冲击载荷的作用。•工作应力大，凸模承受巨大的冲击压力和摩擦力，凹模承受冲胀力和摩擦力，产生强烈摩擦，因而冷镦模最常见的失效形式是磨损失效和疲劳断裂失效。•工作环境温度高，约300℃。材料在型腔中剧烈变形时产生的热量被模具吸收。良好的抗疲劳性：σ-1应满足模具的要求良好的抗咬合性能：取决于润滑条件和成形材料的性质使用性能的基本要求：良好的耐磨性模具硬度应高于工件的30%~50%模具组织应为回火马氏体或下贝氏体，加细小碳化物高强度：拉伸屈服强度σS、压缩屈服强度σ压应满足模具受载要求足够的韧性（受冲击载荷大、易受偏心弯曲的模具）二、工艺性能要求1、可锻性热锻变形抗力低、塑性好锻造温度范围宽锻裂、冷裂及碳化物析出倾向小2、可加工性切削力小、切削用量大刀具磨损小、加工表面光洁3、可磨削性对砂轮质量及冷却条件不敏感不易发生磨伤与磨裂4、热处理工艺性①淬透性：获得淬硬层深度②回火稳定性：模具钢受热软化的能力③脱碳倾向、过热敏感性④淬火变形开裂倾向淬透性（hardenability）表示钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，主要受奥氏体中的碳含量和合金元素的影响。在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它表示钢接受淬火的能力。表示方法：淬硬层深度。淬硬层深度越大，则淬透性越好。决定因素：化学成分，特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，也跟加热温度和保温时间等因素有关。性能作用：淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂。三、冷作模具材料的成分特点1、钢的含碳量对高耐磨的冷作模具：0.7%~2.3%对高强韧性冷作模具：0.5%~0.7%含碳量硬度强度耐磨性塑性韧性2、合金化特点加入强碳化物淬透性回火稳定性耐磨性强韧性主要合金元素的作用：锰淬透性减小变形有回火脆硅淬透性回火稳定性屈服强度过热脱碳倾向大铬淬透性抗氧化性耐磨性有回火脆性镍强度和韧性淬透性耐蚀性有回火脆钼、钨、钒：属强碳化物形成元素，具有二次硬化效果，对提高钢的回火稳定性、耐磨性、耐热性都具有显著作用。