模具加工生产 材料选择是首要【转帖】

老翻砂匠

模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。模具选材需要满足三个原则，模具满足耐磨性、强韧性等工作需求，模具满足工艺要求，同时模具应满足经济适用性。

(一)模具满足工作条件要求
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1、耐磨性坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
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2 J+ d" [3 u7 y8 E2、强韧性模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
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0 U6 f- C1 Z6 P- f3、疲劳断裂性能模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

! q1 j, A$ J$ H3 }* }: g# n4、高温性能当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
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# @7 s$ y5 v8 L5 Y7 w2 F5、耐冷热疲劳性能有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
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6、耐蚀性有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出hci、hf等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
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(二)模具满足工艺性能要求

模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

* C# r8 M* d: v  Z1、可锻性具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
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; ?1 l: L. N7 S1 p: `. A2、退火工艺性球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。

) P; w2 K# v3 R, w* h+ s! n3、切削加工性切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。

7 W0 f2 n5 X; _* H* y4、氧化、脱碳敏感性高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。

5、淬硬性淬火后具有均匀而高的表面硬度。
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6、淬透性淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。

% O' c; i# n! }9 V3 s7、淬火变形开裂倾向常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。

. R  U. V) ^" i* `8 M8、可磨削性砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
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& K' H9 W# D6 ?' l: ^4 ~(三)模具满足经济性要求

在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。

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在模具制造的成本中，材料费用往往只占模具成本的20%左右，因此对于要求较高的长寿命模具，在选用模具材料时往往需精益求精，例如采用碳化物不均匀度为5~6级的Cr12MoV钢制造搓丝模，使用寿命往往不足1万件；而采用碳化物不均匀度为1级的优质Cr12MoV钢制造搓丝模，使用寿命可达几万件甚至几十万件。由于国产模具材料不能完全适应模具制造业的需要，很多高性能、长寿命、交货日期紧迫的模具仍不得不采用进口的模具材料。

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强韧性模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷