第五章第一节冷作模具钢的材料选择与热处理工艺1.冷作模具钢的材料选择冷作模具材料选择的一般原则：1）满足模具的性能要求模具受到冲击载荷时，应以韧性为主。当模具迫使金属沿型腔做塑性流动时，应以强度为主，适当考虑韧性和耐磨性。当模具迫使金属沿型腔做塑性流动时，受力较大（即毛坯的变形抗力较大），应以硬度和耐磨性为主。当模具型腔复杂时，应以韧性和尺寸精度为主。当模具尺寸较大时，应以整体强度、刚度和尺寸精度为主。当模具加工生产批量较大时，应以硬度和耐磨性为主。2）良好的工艺性能和适当的经济性（1）各种冷冲裁模的选择1）薄板冲裁模：形状简单、尺寸较小、批量不大，选用T10A； 形状复杂、批量较小，可选用9Mn2V、CrWMn、8Cr2Si、Cr5Mo1V；形状复杂、批量较大，可选用Cr12、Cr12MoV、D2、W6Mo5、Cr4V2；2）厚板落料模：批量较小，可选用T8A、W6Mo5Cr4V2、6W6、Cr12MoV、D2、LD、GM、ER5。3）剪切刀：剪切薄板的厚剪刀可选用T10A、T12A、9SiCrCrWMn、5CrW2S（2）冷挤压模具材料的选择。 目前最常用的有60Si2Mn、Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V钢及低碳高速钢6W6Mo5Cr4V12，基体钢LD、65Nb、012Al、LM1、LM2、GD、马氏体时效钢等。

（3）拉拔模材料的选择对于小批量生产，可选用表面淬硬钢或铸铁；对于轻负荷拉拔模，宜用T10A、9M2V、CrWMn、GD、65Nb等钢；对于重负荷拉拔模，可选用Cr12、Cr12MoV、GM、ER5等钢。 （4）冷锻模具材料的选择冷锻凸模可采用T10A、60Si2Mn、9SiCr、GCr15等钢制作，凹模可采用T10A、Cr12MoV、GCr15等钢制作。对于重负荷冷锻模，通常采用Cr12、65Nb、LD、RM2、LM1、LM2、GM等钢。 （5）弯曲模具材料的选择：对于承受载荷较小的小型弯曲、卷曲、成型模具，可选用45、T10A、GD钢；对于承受载荷较大、摩擦较大、生产批量较小的中型弯曲、卷曲、成型模具，可选用低熔点合金、锌基合金；对于生产批量较大的模具，宜选用6W6、CrWMn钢。 （6）拉丝模具材料的选择：拉丝模具，可选用T10A、T10、6W6钢制作拉拔铝、铜合金丝的模具；拉拔有色金属粗杆或钢丝的模具，可选用Cr12、Cr12Mo1V1、ER5、GM钢、硬质合金等。 1、板料冲裁模热处理 （1）碳素工具钢材质板料冲裁模热处理 1）双介质淬火工艺 2）碱浴淬火 3）等温淬火工艺 4）热处理获得板条状马氏体 5）热处理细化碳化物 图5-1 T10A钢制冷模具常规热处理工艺 图5-2 T10A钢制冷模具超细碳化物处理工艺 低合金钢材质板料冲裁模热处理 热处理措施如下： 1）增加工艺孔，局部包铁皮 2）采用低温淬火加恒温延时冷却淬火 3）快速加热淬火 4）优化淬火冷却方式 5）回火 高铬钢薄板冲裁模热处理热处理要点如下 1）淬火加热温度 2）保温时间 3）冷却方式 4）回火 5）深冷处理 厚板冲裁模热处理 强韧化热处理的几种新工艺 1）高碳钢的低温短时快速加热工艺 2）等温淬火工艺 3）细化奥氏体晶粒的预热工艺 4）细化碳化物处理 冲裁模热处理操作 1）淬火：缓慢加热，特别是对形状复杂、厚薄不均的模具，必须保证模具各部分温度均匀。防止因热膨胀而引起翘曲。

2）回火：选择回火介质时要注意安全，热油回火温度不得超过250℃。为防止火灾，应准备严密的盖子和干砂。如遇热油燃烧，应立即用盖子盖住，并清除周围。第二节热作模具钢的材料选择与热处理工艺一、热作模具钢的材料选择1、热作模具的材料选择（1）热锻模的材料选择（2）热挤压模的常用材料及选择原则（3）压铸模的常用材料及选择原则1）铜合金压铸模2）铝合金压铸模二、热作模具钢的材料选择与热处理工艺举例1、主要热作模具的制造工艺路线（1）锤锻模的制造工艺路线落料锻造退火机械粗加工探伤成形加工淬火回火夹修抛光。（2）热挤压模具的制造工艺路线落料锻造预热处理机械加工成形淬火回火磨削抛光。 （3）压铸模制造工序：锻造、退火、粗加工、稳定化、精加工、成型、调质、钳工、装配、发蓝。 （4）形状复杂、精度要求高的压铸模制造工序：锻造、退火、粗加工、调质、精加工、成型、钳工、磨削、氮化（或碳氮共渗）、磨削、抛光。 2、锤锻模具热处理 （1）热锻模具钢的退火 1）普通退火 2）防白斑退火 3）高温回火 （2）热锻模具的淬火与回火 1）淬火工艺 淬火前准备工作 淬火加热 淬火温度的选择 淬火加热时间 2）回火工艺 3、热挤压模具热处理 （2）淬火工艺 （3）回火工艺 4、热切边模具热处理 以8Cr3钢汽轮机叶片热切边模具为例 （3）模具退火工艺 8Cr3钢为获得良好的切削性能，淬火回火后具有良好的组织与性能，锻造后必须进行退火，退火加热温度为780~800，保温时间为1~2min/mm，温度低于500后空冷。

退火后硬度一般为HB255。 （4）淬火、回火工艺 8Cr3钢热切边模淬火温度为840~820℃，为防止氧化/脱碳，加热时需注意保护。模具淬火冷却均在油中进行，为避免开裂、变形，可先在空气中预冷到780℃后再入油，当在油中冷却到150~200℃时立即排油回火。 5、热作模具钢材料选择、强化处理及使用寿命比较 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为1050~1100℃淬火，630℃回火两次，硬度值为45~47HRC，生产200~350件后，软化变形、开裂； 现行热处理工艺为1275加热，300~320等温淬火，46~48HRC，生产1500~2200件后不再开裂。（2）热挤压模具材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为1050~1100淬火，620回火两次，硬度值为45~48HRC，生产1200件后出现早期开裂；现行热处理工艺为1200加热，680回火两次，硬度值为40-45HRC，生产3300件后出现变形或疲劳。 （3）锤锻模具材料为5CrMnMo，860～880淬火，燕尾槽油冷，480回火，硬度达32～35HRC，生产2500件后燕尾槽开裂；经880加热，450等温淬火，480回火后燕尾槽不再开裂，可生产6000～100000件。

第三节 塑料模具钢的材料选择与热处理工艺 1.塑料模具钢的材料选择 1.根据塑料模具的使用条件和产品质量选择模具材料 （1）对于要求模具型腔表面硬度高、耐磨，型芯韧性好的塑料模具 （2）对于模腔结构复杂、精度要求高、使用寿命长的塑料模具 （3）对于以玻璃纤维为填料的热塑性塑料制品注射模 （4）对于以聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS加阻燃树脂为原料的塑料制品 （5）对于要求型腔表面粗糙度低、光亮度高、尺寸形状精度高、型腔复杂、甚至耐腐蚀的大截面塑料模具 2.根据塑料制品的生产批量选择模具材料 3.塑料模具结构件的材料选择 塑料模具结构件常用的材料有：用于要求综合力学性能好的各类模板、顶出板、固定板支架，45、40MnB、40WnVB、Q235、Q255、Q275、常选用球墨铸铁、HT200。对于要求强度高、耐磨性好、有一定的耐腐蚀性能、淬火后变形小的型芯、型腔，常选用9Mn2V、CrWMn、9SiCr、Cr12、3CrW8V、35CrMn、T7A、T8A、45、40VB、40MnB球墨铸铁。导销、导套常选用20、20Cr、20CrMnT、T8A、T10A，保证零件表面耐磨性，型芯韧性好。

由于主流衬套的性能要求是耐磨、耐腐蚀、热硬性高，常用材料有20、T8A、T10A、9Mn2V、CWMn、9SiCr、Cr12、3Cr2W8V、35CrMn。顶杆、拉杆、复位杆要求具有一定的强度和耐磨性，常用材料有Y8A、T7A、45钢。2、塑料模具钢热处理工艺举例1、塑料模具钢制造工艺路线（1）20、20Cr、20CrMnTi钢等低碳钢及低碳合金钢模具的工艺路线为：落料→锻造→模毛坯退火→机械粗加工→冷挤压→成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→磨削抛光→装配。 （2）12CrNi3A、12CrNi4A等高合金渗碳钢模具的工艺路线为：下料→锻造→模毛坯→正火高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→磨削抛光→装配。（3）45、40Cr等调质钢模具的工艺路线为：下料→锻造→模毛坯→退火→机械粗加工→淬火回火→机械精加工→精加工→抛光→装配。（4）T7A、T10A、CrWMn、9SiCr等碳素工具钢和合金工具钢模具的工艺路线为：下料→锻造→模毛坯→球化退火→机械粗加工→消除应力→退火→机械半精加工→淬火回火→机械精加工→磨削、抛光→装配。 （5）预硬钢模具，如5NiSCa、3Cr2Mn（P20）等，对于直接从棒料加工而成的，交货时已预硬，可直接加工成形、抛光、装配。对于需先锻成毛坯再加工成形的，其工艺路线为：下料→锻造→球化退火→刨削或铣削→六面预硬（34～42HRC）→机械粗加工→消除应力→退火→机械精加工→抛光→装配。2、塑料模具钢的热处理特点（1）淬硬钢塑料模具的热处理（2）渗碳钢塑料模具的热处理渗碳塑料模具钢20CrMnTi常用的热处理工艺如下：1）渗碳：2）渗碳后热处理：