今天给各位分享科普文：模具材料的选用及热处理工艺的知识，其中也会对模具材料的渗碳和渗氮表面处理工艺进行分享，希望能对你有所帮助！

本文导读目录：

1、科普文：模具材料的选用及热处理工艺

2、模具材料的渗碳和渗氮表面处理工艺

3、跟您说一说模具材料目前存在的问题和未来

科普文：模具材料的选用及热处理工艺

　　模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺，是保证模具质量和使用寿命的重要环节，实际使用证明，在模具失效中由于热处理不当引起的占很大比例。

　　1，硬度和耐磨性（最重要的模具失效形式，决定模具寿命）。

　　3，强度和韧性（足够的强度承受高压，冲击载荷等要求高韧性）。

　　2，热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包括：热锻模、压铸模。

　　要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳抗力和导热性。

　　选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当考虑经济性。

　　模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。

　　主要失效形式：断裂、堆塌、磨损、黏着（咬合）、啃伤、软化等。

　　低合金钢，9Mn2V、CrWMn、9SiCr、GCr15。

　　合金钢主要特点：含C量高、含较多合金元素、合金元素降低钢的马氏体相变点Ms。

　　冷作模具钢热处理特点：加热方式(预热或阶梯式升温）、加热介质（采用控制气氛炉、真空炉）、冷却方式（较缓和的冷却方式以减少变形）、表面处理（深冷处理、渗氮）、工序间防护（及时清理）。

　　低合金钢的热处理：俗称油淬钢，这类钢一般淬火温度较低，在油中冷却，变形小，尺寸稳定性好。

　　高合金钢的热处理：主要是高鉻高碳钢，淬透性极高，具有微变形性，也叫微变形钢，是高级冷作钢。

　　冷作模具钢与热作模具钢的区别：冷作模具钢侧重硬度、耐磨性。

　　含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性为主。

　　热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。

　　因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、红硬性为主。

　　2，性能要求严格，热处理难度大，要求可抛光性和镜面质量。

　　●对应的美国钢材为P20，德国钢40CrMnMo7，日本HPM2。

　　P20钢渗Ｃ后热处理工艺为：820870℃淬火,150260℃回火，空冷，渗Ｃ层硬度达58-64HRC。

　　德国钢40CrMnMo7淬透性比SM3Cr2Mo好，加工性、抛光性更好。

　　●典型材料有：8CrMnWMoVS(8CrS)，含S易切削钢，热处理硬度达4042HRC时，其切削加工性相当与退火态的T10A钢（200HBS），可抛光性和光刻浸蚀性好。

　　典型热处理：80010℃退火，保温2-4h，降温到700-720℃，保温4-6h，炉冷，硬度58HRC。

　　●非合金中碳塑料模具钢是冶金质量（纯洁度）更高的中碳碳素结构钢，含C量在0.4%0.6%。

　　●渗C型塑料模具钢：对受冲击大的塑料模具零件，要求表面硬心部韧，采用渗C钢。

　　对表面质量要求很高的零件采用专门钢种：12CrNi3A。

　　●典型钢种有：Cr13、9Cr18等可强化马氏体不锈钢。

　　●马氏体时效硬化钢具有高屈强比、良好切削性能和焊接性能。

　　典型钢种有18Ni在固溶状态下硬度28HRC，480℃时效3h，硬度可提高到43HRC，保温时间更长，硬度可达52HRC。

　　●淬火時具有优良的穩定性綜合上列的优点，使得該鋼種具有卓越的生産特性。

　　由於其優良的耐腐蝕性，在塑料模具中使用的好處概述如下：。

　　特点：抛光性非常好，耐腐蚀性佳，热处理尺寸极小。

　　热作模具钢的主要特点：除良好的工艺性能外，还要求在不同温度下具有高的强度、韧性、硬度、热稳定性。

　　一般含C量较低，多元合金化（含Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等）。

　　典型钢号：5CrNiMo和5CrMnMo。

　　高耐磨性热作模具钢：具有红硬性和良好的热磨损性，有较高的高温强度、高温韧性和热稳定性。

　　淬火温度高：1100-1150℃，为减少变形，要缓慢升温，对复杂、大型件应预热。

　　模具用铸铁的热处理：制造大型复杂模具，一般选用球墨铸铁、合金铸铁。

　　钢结硬质合金的热处理：以钢基体为黏结相，以金属碳化物为硬质相，通过粉末冶金工艺压制烧结而成。

　　凡通过时效热处理可提高硬度的合金钢，均称之为时效硬化合金钢。

　　前者的基本成分为含碳≤0.03%和镍18%～25%，并添加有各种能产生时效硬化的合金元素，它主要用于飞机上的某些部件、火箭发动机外壳等，也用于压铸模具等方面。

　　沉淀硬化不锈钢又分为奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体沉淀硬化不锈钢。

　　奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢可用作飞机机体的薄壁结构、蜂窝结构，还可作燃料储箱、火箭发动机外壳、高压容器等。

　　马氏体沉淀硬化不锈钢可耐大气、水以及其他一些介质腐蚀，用于制造液体火箭壳体和核动力装置中的某些零件。

模具材料的渗碳和渗氮表面处理工艺

　　钢的渗碳，就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温（一般为900-950℃），使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织。

　　随后经淬火和低温回火，使表面具有高硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。

　　对于重载的渗碳体，可以提高到0.25-0.30％，以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。

　　但含碳量不能太低，否则，就不能保证一定的强度。

　　提高淬透性、细化晶粒、强化固溶体，影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。

　　在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。

　　固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳，渗碳温度为900-950℃，表面层（碳）为0.8-1.2％，层深为0.5-2.0mm。

　　渗碳工件实际上应看作是一种表面与中心含量相差悬殊的复合材料。

　　渗碳只能改变工件表面的含碳量，而其表面以及心部的最终强化，则必须经过适当的热处理才能实现。

　　（2）渗碳后需进行机械加工的工件，硬度不应高于30HRC。

　　在不需要渗碳的部位预先留出一定的加工余量，其留量比渗碳层深度大一倍以上。

　　与渗碳相比，渗氮处理后的零件具有高硬度和耐磨性、高疲劳强度、较高抗咬合、较高抗蚀性。

　　渗氮过程在钢的相变温度以下（450-600℃）进行，因而变形小，体积稍有胀大。

　　缺点是周期长（一般气体渗氮工艺的渗氮时间长达数10h到100h）、成本高、渗层薄（一般为0.5mm左右）而脆，不能承受太大的接触应力和冲击载荷。

　　但我们只将那些适用可渗氮处理并能获得满意效果的钢才称为渗氮用钢。

　　凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢（不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜，对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理）、球墨铸铁等均可进行渗氮。

　　总的来看，大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的，不论表面和心部的性能都要求很高。

　　目前，专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA，其中，铝与氮有极大的亲和力，是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素。

　　AlN很稳定，到约1000℃的温度在钢中不发生溶解。

　　由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能，此钢经过渗氮，表面硬度高达1100-1200HV（相当67-72HRC）。

　　38CrMoAlA钢脱碳倾向严重，各道工序必须留有较大的加工余量。

　　渗氮前，应尽量消除机械加工过程中产生的内应力，以稳定零件尺寸。

　　消除应力的温度均应低于回火温度，保温时间比回火时间要长些，再缓慢冷却到室温。

　　（4）含有尖角和锐边的工件，不宜进行氮化处理。

　　（6）表面未经磨削处理的工件，不得进行氮化。

跟您说一说模具材料目前存在的问题和未来

　　获得长使用寿命模具零件的根本途径之一在于提高钢材的内在质量，而提高钢材的纯净度和均匀性则是最关键的技术。

　　我国积极引进国外的先进技术，如：电炉加钢包精炼、真空处理和电渣重熔等冶炼技术，提高钢材的纯度；高温均匀化退火、多向轧制等热处理技术，优化钢材的性能。

　　模具设计人员习惯使用传统的模具钢材和传统的热处理工艺方法，对于选用新材料、新工艺的关注度不够。

　　国产模具钢材目前主要的优势仍是价格，国产模具材料中的低合金钢，其品质已可与国外同型号材料媲美，为大多数模具厂使用。

　　我国的高合金钢种的粉末高速钢、镜面不锈钢、长使用寿命热锻模具钢、大型压铸模具钢等，仍与国外知名厂商的材料有一定的差距，如能缩短差距，攻克技术上的瓶颈，提升产品质量的稳定性和售后服务体系质量，是可以替代国外钢材的。

　　冷作模具需要高强度、高硬度、耐磨性和抗咬合性能。

　　其研发方向在于：采用经激光相变后的冷作模具钢替代传统高等级材料，这与热作模具钢有很大的区别。

　　本文摘录并整理自《模具工业2017年第3期。

那么以上的内容就是关于科普文：模具材料的选用及热处理工艺的介绍了，模具材料的渗碳和渗氮表面处理工艺是小编整理汇总而成，希望能给大家带来帮助。