【正文】 組織狀態(tài)和性能。處理不當(dāng)或工藝參數(shù)選擇不正確，都可能造成模具的過(guò)早失效。 ? 因此應(yīng)根據(jù)模具的具體工作條件和性能要求，正確選擇熱處理工藝參數(shù)，獲得均勻的符合模具具體性能要求的組織結(jié)構(gòu)，從而提高模具的使用壽命。 ? 要注意采用新的熱處理工藝，充分挖掘現(xiàn)有材料的應(yīng)用潛力，有助于提高模具的使用壽命。 4．熱處理工藝 模具的使用壽命及影響因素 116 模具材料及熱處理 ? 雖然采用上述各項(xiàng)措施能夠提高模具的使用性能和?？h的使用壽命，但提高的幅度還是十分有限的。 ? 隨著科技的發(fā)展，特別是模具加工工藝的進(jìn)步，越來(lái)越趨向于高溫、高壓、高速、重載，模具的服役條件越加苛刻。 ? 因此，要大幅度提高模具的使用壽命，則必須不斷研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的模具材料。 模具的使用壽命及影響因素 117 模具材料及熱處理 ? 采用最佳的熱處理工藝和表面強(qiáng)化技術(shù)，保證熱處理和表面強(qiáng)化質(zhì)量是充分發(fā)揮模具材料潛力，提高模具使用壽命的關(guān)鍵。 四、模具熱處理與表面強(qiáng)化對(duì)使用壽命的影 響 模具的使用壽命及影響因素 118 模具材料及熱處理 ? 模具零件的預(yù)先熱處理由括退火、正火、調(diào)質(zhì)處理等幾種工藝方法，可根據(jù)模具材料的類別、組織結(jié)構(gòu)和性能要求進(jìn)行選擇。通過(guò)預(yù)先熱處理，可以改善模具材料的組織結(jié)構(gòu)，清除金屬坯料的內(nèi)部組織缺陷，改善材料的切削加上性，提高模具的承載能力和使用壽命。 ? 模具零件的最終熱處理主要有淬火和回火工藝，通過(guò)淬火和回火可以獲得最終的使用性能要求。所以，應(yīng)嚴(yán)格控制模具的熱處理工藝規(guī)范，并盡量采用先進(jìn)的熱處理工藝．保證模具使屬性能的均勻件。 模具的使用壽命及影響因素 119 模具材料及熱處理 ? 模具零件的表面強(qiáng)化可以改善模具材料的表面特性，獲得硬度、耐磨性、韌性、抗疲勞強(qiáng)度等性能指標(biāo)的良好配合，得到“外強(qiáng)內(nèi)韌”的效果。 ? 表面處理方法很多，除常用的滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲釩等工藝以外，還有電火花強(qiáng)化、激光強(qiáng)化處理、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積等工藝，可得到硬度極高，耐磨性、耐蝕性、抗粘合性好的效果，能提高模具壽命幾倍到幾十倍。 模具的使用壽命及影響因素 120 模具材料及熱處理 ? 模具加工包括模具的外形加工和工作型腔 (面 )加工兩類。 ? 模具的外形加工比較簡(jiǎn)單，可在車床、銑床、刨床、磨床等機(jī)械設(shè)備上進(jìn)行，由于模具外形中的各部位在模具工作時(shí)，不直接與工件或金屬坯料相接觸，受力較小，因而其加工質(zhì)量對(duì)模具的使用壽命影響不大； ? 而模具的工作型腔 (面 )的形狀一般復(fù)雜，多數(shù)部位直接與坯料或工件相接觸，承受高壓、高溫以及劇烈摩擦，對(duì)模具的使用壽命影響很大。 五、模具制造工藝對(duì)使用壽命的影響 模具的使用壽命及影響因素 121 模具材料及熱處理 ? 模具零件各工作部位的幾何形狀，如圓角半徑、拔模斜度、刃口角度等部位的加工，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，在刃具和機(jī)床設(shè)備不能滿足要求時(shí)，應(yīng)由人工進(jìn)行修磨并進(jìn)行測(cè)量，以保證模具具有合理地受力狀態(tài)，對(duì)于有配合尺寸的部位，應(yīng)保證其公差或進(jìn)行配磨。 ? 在切削加工中要注意尺寸準(zhǔn)確，同時(shí)保證模具零件的表面租糙度要求．不留下疤痕，不留下超過(guò)下道工序加工余量的殘跡，否則將嚴(yán)重降低模具的疲勞強(qiáng)度和熱疲勞抗力。 1．模具零件的加工精度 模具的使用壽命及影響因素 122 模具材料及熱處理 ? 在磨削加工過(guò)程中，最常見(jiàn)也最嚴(yán)重的缺陷是磨削燒傷和磨削裂紋，兩者都會(huì)嚴(yán)重降低模具的疲勞強(qiáng)度和斷裂抗力，所以在磨削加工時(shí)，應(yīng)切實(shí)控制切削厚度和磨削用量，并注意砂輪質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)那邢饕杭捌渥銐虻挠昧?，防止出現(xiàn)磨削缺陷。 模具的使用壽命及影響因素 123 模具材料及熱處理 ? 降低模具型腔的表面粗糙度值，一方面可以減少成形坯料的流動(dòng)阻力，降低模具型腔表面的磨損量；另一方面可以減小刀痕、電加工熔斑等表面缺陷和產(chǎn)生裂紋的傾向，提高模具的使用壽命。 ? 模具型腔的表面粗糙度對(duì)其使用壽命有很大的影響，如采用 6Cr3SiV鋼制造冷擠壓模，當(dāng)用 Ra＝ — ，模具壽命為 3萬(wàn)件左右；而當(dāng)Ra＝ ，模具壽命可達(dá) 4． 5— 5萬(wàn)件。 2．模具型腔的表面粗糙度 模具的使用壽命及影響因素 124 模具材料及熱處理 ? 模具在熱處理時(shí)應(yīng)保證加熱和冷卻過(guò)程的均勻、同時(shí)注意防止熱處理過(guò)程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)象，淬火后的回火過(guò)程應(yīng)充分，防止出現(xiàn)硬度不均或軟點(diǎn)的現(xiàn)象，以獲得良好的耐磨性、高的疲勞抗力、高的冷熱疲勞性。 4．模具的裝配精度 ? 應(yīng)注意調(diào)整模具安裝后的間隙量及均勻性．增加配合承載面及各合模面的接觸，保證凸模和凹模受力中心的一致性，提高模具的裝配精度，減少磨損量．提高模具的使用壽命 。 3．模具工作部位硬度的均勻性 模具的使用壽命及影響因素 125 模具材料及熱處理 模具材料的性能、選用與發(fā)展 ? 模具的工作條件不同，對(duì)其材料的性能要求也不同，如冷沖壓模具要求其材料具有高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，高的硬度和耐磨性； ? 冷擠壓模具要求其材料具有高強(qiáng)度、高韌性、高淬透性以及良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性和切削加工性； ? 熱作模具用鋼要求在工作溫度下保持高的強(qiáng)度和韌性、良好的抗蝕性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的熱疲勞抗力。 126 模具材料及熱處理 ? 模具的各項(xiàng)性能要求有時(shí)是相互矛盾的．一般硬度越高，耐磨性就越高。在同樣的硬度下，鋼材碳含量越高，耐磨性也就越高。 ? 熱穩(wěn)定性與加入元素的種類及數(shù)量有關(guān)，只有在高合金含量的情況下，才能達(dá)到所要求的抗軟化能力。 ? 韌性則與前二者相反．碳化物中合分元素增加，鋼材變脆，這樣就形成耐磨性和韌性之間以及穩(wěn)定性和韌性之間的兩對(duì)矛盾。 模具材料的性能、選用與發(fā)展 127 模具材料及熱處理 ? 在選擇模具材料時(shí)，應(yīng)首先考慮模具的某些基本性能必須能適應(yīng)所制造模具的需要。在一般情況下，主要是鋼的耐磨性、韌性、硬度和熱硬性以及熱疲勞抗力，這四種性能可以比較全面地反映模具材料的綜合性能，可以在一定程度上決定其應(yīng)用范圍。當(dāng)然對(duì)于一種模具的要求來(lái)說(shuō)．可能其中的一種或兩種性能是主要的，而另外的一種改兩種是次要的。 模具材料的性能、選用與發(fā)展 128 模具材料及熱處理 ? (一 )模具材料的力學(xué)性能要求 ? 耐磨性 ? 韌性 ? 硬度與熱硬性 ? 抗熱疲勞性 一、模具材料的性能要求 模具材料的性能、選用與發(fā)展 129 模具材料及熱處理 ? 對(duì)熱作模具鋼要考慮其抗冷熱疲勞性能； ? 對(duì)壓鑄模具應(yīng)考慮其耐融熔金屬的沖蝕性能； ? 對(duì)于高溫下工作的熱作模具應(yīng)考慮其在工作溫度下的抗氧化性能； ? 對(duì)于在腐蝕介質(zhì)中工作的模具，應(yīng)注意其抗腐蝕件能； ? 對(duì)在高載荷下工作的模具應(yīng)考慮其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度及斷裂韌度等。 模具材料的性能、選用與發(fā)展 130 模具材料及熱處理 ? 模具材料的工藝性能是影響模具成本的一個(gè)重要因素，改善模具的工藝性能，不僅可以使模具生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易于制造，而且可以有效地降低模具的制造費(fèi)用。模具材料的工藝性能主要有以下幾種： (二 )模具材料的工藝性能 模具材料的性能、選用與發(fā)展 131 模具材料及熱處理 ? 加工性能 ? 淬透性和淬硬性 ? 氧化、脫碳敏感性 模具材料的性能、選用與發(fā)展 132 模具材料及熱處理 二、模具材料的選用原則 模具材料的性能、選用與發(fā)展 模具選材的一般原則 ? ? ? ? 133 模具材料及熱處理 二、模具材料的選用原則 模具材料的性能、選用與發(fā)展 模具選材的具體考慮因素 ? （ 1）承載力大小及沖擊狀況（ 2）模具工作溫度（ 3）腐蝕狀況 ? （ 1）模具大?。捍笮湍＞邞?yīng)選擇淬透性好的鋼材大型熱作模具要求有更高的耐熱（ 2）模具形狀：形狀簡(jiǎn)單、公差要求不嚴(yán)的模具，可以選用一般高碳工具鋼因?yàn)槠淅錈峒庸こ杀镜?；形狀?fù)雜的模具應(yīng)選用淬透性好的材料采用緩冷淬火介質(zhì)以免變形開(kāi)裂同時(shí)還有考慮加工容易。（ 3）模具的不同組件及不同部位：工作零件比輔助零件的性能要求高，如鍛模的工作部分的硬度、耐磨性、抗熱性要比燕尾部分高燕尾部分的硬度可適當(dāng)降低增加其韌性 ? ：加工批量大時(shí)模具應(yīng)采用高質(zhì)量、性能好的材料制造；批量小時(shí)，則可采用性能一般、加工方便、價(jià)格低的材料 134 模具材料及熱處理 二、模具材料的選用原則 模具材料的性能、選用與發(fā)展 模具選材的具體考慮因素 ? ：不同的材料變形后抗力、工作溫度都有很大的不同模具的工作條件也不同，故所選材料也就不同 ? （ 1）大型、復(fù)雜模具：可應(yīng)用組合或鑲嵌結(jié)構(gòu)在刃部、型面部分或某些經(jīng)受強(qiáng)烈磨損、沖擊或高溫的部位，應(yīng)采用貴重的高性能材料；其他的模體部位，性能要求不太高可采用較低級(jí)材料（ 2）低級(jí)材料強(qiáng)化處理：應(yīng)用低級(jí)材料制造的模具，可用表面強(qiáng)化的方法在型面或局部進(jìn)行離子滲入、堆焊、氣相沉積或其他涂覆處理以獲得高性能的表層 ? ：制造模具應(yīng)根據(jù)所采用的熱加工、冷加工方法和工藝的不同選擇適當(dāng)?shù)呐c其相適應(yīng)的材料滿足工藝性能要求。另外還應(yīng)兼顧到工廠現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)水平 135 模具材料及熱處理 ? 國(guó)內(nèi)模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，近年來(lái)已逐步形成了我國(guó)自己的模具鋼系列，建成了不少先進(jìn)的生產(chǎn)工藝裝備。但是模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面還存在很多問(wèn)題，致使模具早期失效的比例仍很高。 三、模具材料的發(fā)展趨勢(shì) 模具材料的性能、選用與發(fā)展 136 模具材料及熱處理 但我國(guó)在模具制造方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比 , 差距還比較大 ,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ? 1）標(biāo)準(zhǔn)化程度低，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)程度不同達(dá) 80%，標(biāo)準(zhǔn)件品種、規(guī)格全。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化程度不到 20%，缺少精密高效標(biāo)準(zhǔn)件。 ? 2）模具制造精度低、周期長(zhǎng)。國(guó)外模具廠從粗加工、精加工、測(cè)量到裝配都采用成套的精密設(shè)備。國(guó)內(nèi)模具廠設(shè)務(wù)陳舊不配套。 ? 3）模具品種少，加工效率低 ? 4）模具壽命短、材料利用率低 ? 5）技術(shù)力量落后，管理水平有待提高。 國(guó)內(nèi)模具制造業(yè)存在的問(wèn)題 模具材料的性能、選用與發(fā)展 137 模具材料及熱處理 針對(duì)以上問(wèn)題，急待開(kāi)展以下工作： ? 1)發(fā)展模具冶煉技術(shù)，保證模具材料性能； ? 2)完善模具材料系列，合理使用材料； ? 3)發(fā)展熱處理技術(shù)，延長(zhǎng)模具的使用壽命； ? 4)改善冷熱加工工藝，提高模具壽命。 模具材料的性能、選用與發(fā)展 138 模具材料及熱處理 ? 為了提高模具干鋼的純凈度和致密度，減少偏析，國(guó)外現(xiàn)在多采用爐外精練 (LF法 )、電渣重熔 (ESR法 )和真空電弧重熔 (VAR法 )等冶煉技術(shù)。其中尤以 LF法和 ESR法應(yīng)用得愈來(lái)眾多，并且一些模具鋼生產(chǎn)廠已有對(duì)某些大尺寸規(guī)格或表而粗糙度要求高的模具鋼必須采用電渣重熔的規(guī)定。 （一 )模具鋼冶煉技術(shù)的發(fā)展 模具材料的性能、選用與發(fā)展 139 模具材料及熱處理 ? 根據(jù)模具制造業(yè)的發(fā)展需要，不斷地開(kāi)發(fā)和完善模具材料系列，形成我國(guó)新的模具鋼系列。 ? 在實(shí)際生產(chǎn)中，合理使用模具材料．并且推廣應(yīng)用一些性能較好的新型模具材料。 (二 )完善模具材料系列，合理使用模具材料 模具材料的性能、選用與發(fā)展 140 模具材料及熱處理 ? 熱處理對(duì)模具壽命的影響主要反映在熱處理技術(shù)要求不合理和熱處理質(zhì)量不良兩個(gè)方面。統(tǒng)計(jì)資料表明，由于選材和熱處理不當(dāng)，致使模具早期失效的約占 70％。為了改善模具材料性能、提高模具壽命，常用的熱處理方法有以下幾種： ? 真空熱處理 ? 深冷處理 ? 高溫回火 （三 )熱處理技術(shù)的發(fā)展 模具材料的性能、選用與發(fā)展 141 模具材料及熱處理 ? 鍛造和機(jī)加工對(duì)模具壽命的影響，常常被人們所忽略，不正確的鍛造和機(jī)加工工藝往往成為模具早期失效的關(guān)鍵。 ? 以 Cr12MoV鋼為例，改善其碳化物分布已成為提高模具壽命的重要環(huán)節(jié)。其共晶網(wǎng)狀碳化物難以通過(guò)熱處理消除，必須進(jìn)行鍛造使其細(xì)化并均勻化。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)網(wǎng)狀碳化物的級(jí)別要求較寬，在實(shí)際使用中需要重新改鍛，使其達(dá)到 2級(jí)以下的碳化物要求。 (四 )改善冷熱加工工藝，提高模具壽命 模具材料的性能、選用與發(fā)展 142 模具材料及熱處理 ? 因此需要對(duì)鋼坯從不向方向上進(jìn)行多次鐓粗和拉拔，并按 “二輕一重” 的方法進(jìn)行鍛造，溫度從高至低，輕 —— 重 —— 輕，鍛造比一般控制在 2— 。 ? 利用鍛后余熱進(jìn)行淬火和低溫回火，獲得