模具材料及熱處理

1、第1頁(yè)共14頁(yè)模具材料及熱處理模具材料及熱處理1金屬組織金屬組織1.11.1金屬金屬具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體（即晶體）。1.21.2合金合金由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質(zhì)。相：合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分。1.31.3固溶體固溶體是一個(gè)（或幾個(gè)）組元的原子（化合物）溶入另一個(gè)組元的晶格中，而仍保

2、持另一組元的晶格類(lèi)型的固態(tài)金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。1.41.4固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點(diǎn)，使晶格發(fā)生畸變，使固溶體硬度和強(qiáng)度升高，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象。1.51.5化合物化合物合金組元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)。1.61.6機(jī)械混合物機(jī)械混合物由兩種晶體結(jié)構(gòu)而組成的合金組成物，雖然是兩面種晶體，卻是一種組成成分，具有獨(dú)立的機(jī)械性能。2金屬硬度金屬硬度2.12.

3、1硬度硬度金屬的硬度，是指金屬表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入而引起的塑性變形的抗力，硬度越高表明金屬抵抗塑性變形的能力越強(qiáng)，金屬產(chǎn)生塑性變形越困難。硬度試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單易行，又無(wú)損于零件。實(shí)際常使用的硬度試驗(yàn)方法有：布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種。三種硬度試驗(yàn)值有大致的換算關(guān)系，見(jiàn)表一。布氏硬度HB：布氏硬度是用載荷為P的力把直接D的鋼球壓入金屬表面，并保持一定的時(shí)間，測(cè)量金屬表面上的壓痕直徑d，據(jù)此計(jì)算出的壓痕面積AB，求出每單位面積所受力

4、，用作金屬的硬度值，叫布氏硬度，記作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，適用于測(cè)定退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。2.1.12.1.1洛氏硬度洛氏硬度HRAHRA、HRCHRC：洛氏硬度是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的硬度測(cè)量的方法，因?yàn)椴僮骱?jiǎn)便、迅速，可以直接讀出硬度值，不損傷工件表面，可測(cè)量的硬度范圍較寬。但洛氏硬度也有一些缺點(diǎn)，如因壓痕小，對(duì)材料有偏析及組織不均勻的情況，測(cè)量結(jié)果分離度大，再現(xiàn)性較差。洛氏硬度(HR)也是用壓痕的方

5、式試驗(yàn)硬度。它是用測(cè)量凹陷深度來(lái)表示硬度值。洛氏硬度試驗(yàn)用的壓頭分硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。硬質(zhì)壓頭為頂角為120的金剛石圓錐體，使用于淬火鋼等硬的材料。HRA硬度有效范圍是70，適用于硬質(zhì)合金、表面淬火層及滲碳層HRC硬度有效范圍是2068(相當(dāng)于HB230700HB450700超出了布氏硬度的使用上限)，適用于淬火鋼及調(diào)質(zhì)鋼。2.1.22.1.2洛氏硬度洛氏硬度HRBHRB洛氏硬度HRB的測(cè)量采用直徑1.588mm(116“)的鋼球，適用于退

6、火鋼、有色金屬等，硬度有效范圍是25100（相當(dāng)于HB60230)。2.1.32.1.3維氏硬度維氏硬度HVHV維氏硬度也是利用壓痕面積上單位應(yīng)力作為硬度值計(jì)量。維氏硬度所使用的壓頭是錐面夾角為136的金剛石四方錐體。試驗(yàn)時(shí)，在載荷P的作用下，在試樣試驗(yàn)面上壓出第3頁(yè)共14頁(yè)48.849516717546148.549116317147.247415616344447.147214915642945.74551431503金屬材料機(jī)械性

7、能（或稱(chēng)為力學(xué)性能）金屬材料機(jī)械性能（或稱(chēng)為力學(xué)性能）金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、彈性、剛度、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。下面將分別討論各種機(jī)械性能。3.13.1強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過(guò)量塑性變形或斷裂）的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切

8、等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指針。3.23.2塑性塑性塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。3.33.3疲勞疲勞前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指針。實(shí)際上，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。沖擊韌性以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱(chēng)為沖擊載荷，金屬在

9、沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。3.43.4彈性彈性金屬材料在外力作用下產(chǎn)生不永久變形的能力稱(chēng)為彈性。3.53.5剛度剛度剛度是指金屬材料抵抗彈性變形的能力。在工程應(yīng)用中絕大多數(shù)零件都在彈性狀態(tài)下工作，工作過(guò)程中不允許有過(guò)多的彈性變形。因此，對(duì)材料的剛度都有一定的要求。4鋼的分類(lèi)鋼的分類(lèi)鋼是以鐵、碳為主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料。按化學(xué)成分，分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼）與合金鋼兩大類(lèi)

10、。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金，除鐵、碳為其主要成分外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。碳鋼具有一定的機(jī)械性能，又有良好的工藝性能，且價(jià)格低廉。因此，碳鋼獲得了廣泛的應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿(mǎn)足需要，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些元素（稱(chēng)為合金元素）而得到的多元合金。與碳鋼比，合金鋼的性能有顯著的提高，故應(yīng)用日益廣泛。由于鋼材品種繁多，為了便于生產(chǎn)、保管、選用與研究