模具材料及熱處理 2

1. 模具材料必須具備之條件:

1. 硬度代號: hrc (洛氏) hb(布氏)

硬度是模具最本的性質, 硬度是通過淬火來提高, 所以提高鋼的硬度必須進行淬火處理.

2. 耐磨性:

一般來說硬度愈高耐磨性愈佳, 但如果硬度相同, 鋼種不同, 其耐磨性也不一樣, 這是受各鋼種中的合金元素種類不同及含量多少不一而產生重大影響, 新增的合金元素常用的有鉻( cr ), 鎢(w), 銅(mo), 鈦(ti), 鎳(ni), 矽(si), 鈕(v)等.

3. 耐沖壓性:

大部分模具要求耐磨性高, 強調硬度, 但有些模具要求承受相當大的衝擊力, 這就需犧牲一定硬度來換取一些耐衝擊性也就是提高韌性.

4. 熱處理變形性: 模具為得到高硬度,必須進行熱處理, 而熱處理由於加熱溫度不一, 冷卻也不一致, 會導致模具材料變形克服辦法:

一. 在材料中加入一些變形小的合金元素, 如: 錳, 鎢.

二. 採用真空熱處理. 三.

預留一定加工量.

5. 耐熱性:

模具在使用過程中, 溫度會上公升, 因材料會受熱澎脹, 尺寸改變, 同時硬度會降低, 所以必須選用能防止回火軟化的鋼種, 這類鋼含有較高的錳, 鎢, 鈦.

6. 耐腐蝕性:

耐腐蝕性對冷沖模具來說不是很重要, 但塑膠模則相當重要, 因為塑膠在高溫成型時產生強烈腐蝕氣體, 導致模個表面發生氧化, 生鏽, 脫皮, 使模具受損, 從而使產品產生不良, 甚至報廢, 所以這類模具用鋼須選用含鉻, 鎳較高的鋼種.

2. 模具鋼的分類鐵礦石

鑄鐵含碳(>4.2鋼含碳(<4.2%)

1. a3低碳鋼, 其含碳量在0.30%以下, 普通熱處理方法不能提高硬度, 常用作承載模具上下模板墊腳等, 焊接效能非常好.

2. 45#中碳鋼, 含碳量為0.45%, 可熱處理提高硬度, 但變形大, 一般用作墊板, 擋塊等不重要之零件.

3. 碳素工具鋼(sko), 含碳量在0.70%----2.0%之間, 熱處理後可得到較高硬度約hrc55, 但變形較大易產生破裂, 現較少用.

4. 合金工具鋼skd11是在碳素工具鋼之基礎上, 新增一些合金元素, 以改變其各種效能, 如硬度, 韌性, 淬透性等, 熱處理變形小, 是最常用之模具材料.

5. 高速度工具鋼skh51是在合金工具鋼之基礎上新增鎢, 鈷, 鈦等元素, 主要為提高其硬性, 因其造價較高, 一般較為精密的模材採用.

熱處理選用模具材料時即使選用了較佳之材料, 但如果熱處理不當, 也無法充分發揮其優點.

常用熱處理方法有四種:

1. 退火, 將材料加熱到材料臨界溫度以下, 保持一段時間, 然後使其慢慢冷卻,

一般採用隨爐冷卻,其目的是消除內應力, 改善切削性(機加工)增加塑性.

2. 淬火, 將材料加熱到所需溫度一般在800—1200℃之間, 然後急速冷卻.

目的: 提高硬度及抗拉強度和疲勞強度.

3. 回火, 是將淬火後之材料, 再次加熱到150—650℃之間, 保持一定時間, 再慢慢冷卻, 回火分低溫回火, 高溫回火.

目的: 消除淬火時產生的內應力, 防止破裂, 增加韌性.

4. 正火, 是淬火後高溫回火, 其回火溫度在700---850℃之間, 也叫調質.

目的: 提高材料硬度同時增加韌性, 提高抗拉抗彎強度, 防止後加工變形.

另熱處理降溫介質有: 水, 油, 氣, 常用油冷卻為佳.