第一篇：模具材料與表面處理講義

緒

論

一、模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位及作用

以前，人們習(xí)慣上把一個(gè)國(guó)家鋼鐵的產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)（比如我們國(guó)家50年代大躍進(jìn)的目的），但是自20世紀(jì)80-90年代，有人提出了一個(gè)出乎所有人意外的標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)國(guó)家模具工業(yè)的水平才是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)。

為什么？答案很簡(jiǎn)單：模具反映了1）一個(gè)國(guó)家的裝備制造業(yè)和加工業(yè)水平的高低（在這個(gè)因素里面實(shí)際上包括了兩個(gè)因素，即硬件的因素和軟件的因素，硬件因素…軟件因素中包含設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)、制造工人素質(zhì)等因素----德國(guó)有個(gè)總統(tǒng)魏茨澤克曾經(jīng)說過：我們需要的是更多的技師，而不是Doctor。）；2）模具反映了一個(gè)國(guó)家材料發(fā)展水平的高低（看似簡(jiǎn)單）；3）模具反映了一個(gè)國(guó)家材料處理技術(shù)水平的高低（熱處理、表面處理）…

大家知道模具生產(chǎn)工件是一種少無切削的加工方式，它的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，材料利用率高，因此這種生產(chǎn)方法經(jīng)濟(jì)性能很好，正是由于上述原因，因此它才能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門得到廣泛的應(yīng)用。舉個(gè)例子：大家通常見到的汽車，大約70-80%以上的零部件是采用模具制造出來的，其中有沖壓件、塑料件、鍛件，橡膠件等等（可以請(qǐng)同

學(xué)們先說出零件然后看看是否為用模具生產(chǎn)出來的）。

模具在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用反過來又促進(jìn)了模具工業(yè)的發(fā)展，這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度提高；

2）模具品種增多、模具的復(fù)雜程度提高； 3）模具的精度和使用壽命明顯提高；

4）模具材料行業(yè)發(fā)展加快、模具材料品種增多； 5）

模具技術(shù)人員（設(shè)計(jì)和制造）和管理人員的素質(zhì)大大提高。

二、模具材料和表面處理在模具工業(yè)中的地位

模具性能的好壞、使用壽命的高低直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性能，而模具的壽命與模具材料及其表面處理方式等諸多因素有直接的聯(lián)系。換句話說，模具材料及其表面處理方式等因素對(duì)工件的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性能有直接的影響，因此，在現(xiàn)代模具生產(chǎn)過程中，人們對(duì)模具材料及其表面處理方式等給與了高度的重視，它在模具生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。

三、模具材料與表面處理技術(shù)現(xiàn)狀

從模具材料層面來看，我們國(guó)家在生產(chǎn)上一定形成了一定的規(guī)模，并且產(chǎn)量也比較高。但是如果從模具材料的品質(zhì)和種類來看，與一些先進(jìn)的國(guó)家相比仍然存在一定的差距，這具體表現(xiàn)在：1）先進(jìn)1)國(guó)家模具材料品種和規(guī)格比較齊全（舉個(gè)例子，比如大小）；2）模具材料材質(zhì)好；3）國(guó)外企業(yè)使用新材料的積極性比國(guó)內(nèi)要高，道理很2)簡(jiǎn)單，通過使用新材料可以降低成本或者提高性能，這就給新材料的發(fā)展提供了一種良性循環(huán)的局面。

3)從模具的熱處理和表面處理技術(shù)方面來看。我們國(guó)家企業(yè)對(duì)于新技術(shù)、新工藝的認(rèn)知度和工業(yè)國(guó)家有一定的差距。大多企業(yè)寧愿采用的傳統(tǒng)的熱處理和表面處理方式，也不愿采用新出現(xiàn)的工藝和技術(shù)。我想這主要可以歸結(jié)為以下幾方面的因素：1）信息閉塞，對(duì)新技術(shù)、新工藝不了解；2）不愿采用新技術(shù)，因?yàn)槭褂眯录夹g(shù)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，并且需要前期投資；3）國(guó)家對(duì)于新工藝、新技術(shù)的重視程度不夠，導(dǎo)致新工藝、新技術(shù)從理論方面不夠完善。大家可以想象這種狀況會(huì)使新工藝新技術(shù)的推廣更加困難。

當(dāng)然使用材料、新技術(shù)和新工藝絕對(duì)不應(yīng)是盲目的，而必須具備豐富的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才判斷使用材料、新技術(shù)和新工藝會(huì)給企業(yè)帶來哪些機(jī)遇。

總之，要想在模具材料與表面處理技術(shù)上趕上世界先進(jìn)水平，有

很長(zhǎng)的路要走。

四、學(xué)習(xí)本課程的意義

首先使同學(xué)們能夠?qū)τ谀＞卟牧霞捌浔砻嫣幚矸绞接幸粋€(gè)系統(tǒng)、全面的了解；

其次是在學(xué)習(xí)了該課程之后，可以幫助同學(xué)們正確選擇模具材料以及相應(yīng)得熱處理和表面處理工藝；

第三，有助于研制新材料、新工藝和新技術(shù)等。引子：在相應(yīng)的模具專業(yè)課程學(xué)習(xí)過程中我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)際上模具設(shè)計(jì)還包括模具的選材以及模具的熱處理和表面處理方法的選擇，這也是為很多人所忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。比如在設(shè)計(jì)注塑模具時(shí)可供選擇的模具材料很多（SM45、P20、銅鈹合金等），究竟選用哪種比較合適？選擇何種熱處理（工藝、溫度）以及表面處理工藝（滲透、覆層、機(jī)械、）比較合理？

第一章

模具材料概論

§1-1 模具和模具材料分類

一、模具

模具是在一定條件下借助于成形設(shè)備將液態(tài)或者固體材料（金屬或者非金屬）加工成產(chǎn)品的一種成形工藝裝備。

用模具生產(chǎn)工件必須具備幾個(gè)要素條件：即模具、成形設(shè)備、成形（被加工）材料。

三要素中主要包括的內(nèi)容：

? 模具因素：主要包括模具的設(shè)計(jì)和制造水平；

? 成形設(shè)備因素：主要包括設(shè)備的能力和狀態(tài)（精度）； ? 被成形材料因素：主要指被加工材料本身的性質(zhì)（厚薄、軟硬、流動(dòng)性、腐蝕性等等）。

? 一定的條件：指工作條件，即工作溫度。

二、模具的分類

模具的種類繁多，比如我們以前學(xué)過的冷沖壓模具、鍛造模具、塑料模具等等都是模具。那么如何對(duì)模具進(jìn)行分類哪？

1、根據(jù)成形材料、成形工藝和成形設(shè)備可以分為10大類，即①?zèng)_壓模具、②塑料制品成形模具、③鍛造成形模具、④壓鑄模、⑤鑄造用金屬模具、⑥粉末冶金模具、⑦玻璃制品用模具、⑧橡膠制品成形模具、⑨陶瓷模具、⑩經(jīng)濟(jì)模具等。

2、根據(jù)模具的工作條件（或者說坯料的溫度）分3類:

即①熱作模具；②冷作模具；③溫作模具 ①熱作模具包括

加工金屬用—熱鍛模、熱擠壓模、錘鍛模、熱沖壓模、壓鑄模和鑄造用金屬模具

加工非金屬用—塑料成型模具、橡膠成型模具、玻璃制品模具、粉末冶金模具和陶瓷模具等。

②冷作模具包括 各種冷沖壓模具（沖裁、彎曲和拉深）和冷鐓模具和冷擠壓模具等

③溫作模具包括

溫鍛模具、溫鐓模具、溫?cái)D壓模具和溫旋壓模具等。

三、模具材料的分類

模具材料種類繁多、分類方法很多。由于在模具制造過程中使用最多的是模具鋼，因此我們可以把模具材料首先分成

熱作模具鋼

模具鋼

冷作模具鋼

溫作模具鋼 模具材料

鑄鐵

其它模具材料

有色金屬及其合金

硬質(zhì)合金（carbide）

其它非金屬材料

§1-2 模具材料應(yīng)當(dāng)具備的主要性能指標(biāo)

雖然我們上面對(duì)模具材料進(jìn)行了分類，但是各種模具的工作條件不盡相同，因此對(duì)模具材料的要求也有很大的差別，對(duì)于共性的要求和個(gè)性的要求一定要分清楚。比如對(duì)于大多數(shù)的塑料制品成型模具來說一般要求模具能夠在較短的時(shí)間內(nèi)迅速冷卻下來，以縮短生產(chǎn)周期，與此相應(yīng)就要求模具材料具有良好的導(dǎo)熱性能。但是對(duì)于注塑模具和壓塑模具的要求又有一定的差別，因此在選擇模具材料之前必須對(duì)模具的工作狀況和各種模具材料的特點(diǎn)以及其它要求有深入的了解，只有這樣所選擇的模具材料才能最符合實(shí)際要求。那么模具材料主要有哪些性能指標(biāo)呢？

一、強(qiáng)度

定義：強(qiáng)度是反映材料變形抗力和斷裂抗力的一種指標(biāo)。

1、變形抗力

從學(xué)過的知識(shí)我們知道，反映材料塑性變形抗力的主要指標(biāo)是材料的屈服極限σs或者材料的屈服強(qiáng)度σ0.2。衡量冷作模具材料變形抗力的指標(biāo)是指常溫下的σs或者σ0.2。而衡量熱作模具材料變形抗力的指標(biāo)則是高溫下的屈服極限σs或者屈服強(qiáng)度σ0.2。為了確保模具在使用的過程中不發(fā)生塑性變形，模具的工作應(yīng)力必須小于屈服極限或者屈服強(qiáng)度。

2、斷裂抗力

反映材料斷裂抗力的指標(biāo)是材料的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。

冷作模具材料的斷裂抗力一般用常溫下的抗壓、抗拉和抗彎強(qiáng)度來表示。

熱作模具的斷裂大多是由于疲勞破壞而造成的。

3、影響強(qiáng)度的因素 ? C和合金元素的含量

? C化物的類型、形狀、大小和分布 ? 晶粒大小 ? 金相組織 ? 殘余奧氏體含量 ? 內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)etc.二、硬度

? 定義：硬度是反映材料軟硬程度的指標(biāo)。

? 硬度是反映材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等一系列性能的一個(gè)綜合性指標(biāo)；

? 模具材料必須具備較高的硬度，以保證模具在使用過程中

具備必要的穩(wěn)定性，冷作模具硬度稍高，一般在60HRC左右，熱作模具稍低，一般在35-55HRC左右； ? 熱作模具要求材料具有良好的熱硬性；即材料在高溫下保

持原有硬度的能力；

? 影響硬度的因素：主要有材料的化學(xué)成分和處理工藝。常見的有洛氏硬度（HRC）、布氏硬度（HB）、和維氏硬度（HV）。

三、耐磨性

反映了材料表面抵抗磨損的能力。

1、耐磨性常用常溫下的相對(duì)磨損量來表示。

2、磨損是由于模具與被加工材料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的；

3、磨損的主要形式有：磨料磨損、粘著磨損、氧化磨損和疲勞磨損。

當(dāng)沖擊負(fù)荷比較小時(shí)耐磨性能與硬度成正比，即硬度越高，材料的耐磨性能越好；當(dāng)沖擊負(fù)荷比較大時(shí)，除了硬度之外，耐磨性能還會(huì)受到強(qiáng)度和韌性的影響，在一定范圍內(nèi)耐磨性能與硬度成正比，但超過了一定值之后材料的耐磨性能反而會(huì)隨著硬度的上升而下降。

耐磨性能與材料的金相組織有關(guān)。鐵素體耐磨性能最差，馬氏體耐磨性能稍好，而下貝氏體耐磨性能最好。此外耐磨性能還與材料中C化物的性質(zhì)、數(shù)量和分布狀態(tài)有很密切的關(guān)系。

? 磨料磨損：在工件與模具接觸表面之間的外來硬質(zhì)顆粒刮擦模具表面從而造成模具表面材料脫落的現(xiàn)象叫做磨料磨損。機(jī)理：當(dāng)磨料與工件和模具表面接觸時(shí)，由于工件與模具之間

存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此作用在磨料上的力可以分為與模具表面垂直和平行兩個(gè)方向上的力。垂直方向上的力將磨料壓入模具表面，而平行方向的力使磨料與模具表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)將在模具的表面上留下劃痕，見圖1-1。

圖1-2-1磨料磨損原理圖

磨料磨損主要取決于材料的硬度和組織等因素。

? 粘著磨損：在成型的過程中，工件與模具表面之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于模具表面凹凸不平，粘著的結(jié)點(diǎn)將發(fā)生剪切破壞，模具材料將轉(zhuǎn)移到工件上或者脫落，這種現(xiàn)象我們稱之為粘著磨損。

機(jī)理：○1微小的凸起開始接觸，繼而在接觸的峰頂部為產(chǎn)生彈

性—塑性變形。○2變形持續(xù)進(jìn)行，接觸點(diǎn)粘著形成粘結(jié)點(diǎn)；○3相對(duì)運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，在粘結(jié)點(diǎn)附近產(chǎn)生裂紋；○4變形增大，在粘結(jié)點(diǎn)的裂紋處剪斷，并附著在工件上。

粘著磨損主要受到材料摩擦系數(shù)的影響。摩擦系數(shù)越小粘著磨損也越小，因此可以通過對(duì)材料的表面進(jìn)行處理以達(dá)到降低摩擦系數(shù)之目的。從組織結(jié)構(gòu)上來看，當(dāng)結(jié)構(gòu)為下貝氏體或者回火馬氏體且C化物分布均勻、細(xì)小時(shí)材料的耐粘著磨損能力較好。? 氧化磨損

氧化磨損取決于所形成的氧化膜的性質(zhì)和氧化膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度。一般說來，致密的、非脆性氧化膜在與基體結(jié)合強(qiáng)度較高時(shí)具有較高的耐氧化磨損能力。? 疲勞磨損

取決于材料的冶金質(zhì)量。鋼材中的缺陷，比如疏松、氣孔、白點(diǎn)和非金屬夾雜物等缺陷都可能成為疲勞裂紋源。在選擇材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量選擇真空脫氧、電渣重熔和真空熔煉等方法生產(chǎn)的材料，這樣的材料比較純潔，氣孔和非金屬夾雜物比較少，材料的耐疲勞磨損能力比較高。

四、韌性

? 定義：韌性是材料在沖擊負(fù)荷下抵抗產(chǎn)生裂紋的能力。? 通常沖擊負(fù)荷用αk表示。在工作時(shí)承受較大負(fù)荷的模具必須考慮材料的沖擊韌度。一般說來，材料在硬度比較高時(shí)其沖擊韌性比較低。

? 影響韌性的因素：鋼的成分、組織和冶金質(zhì)量。隨著含C ↘雜質(zhì)減少αk增加；細(xì)晶組織、板狀馬氏體組織和下貝氏體組織以及高溫回火組織αk值比較高

五、疲勞抗力

? 定義：是反映在交變負(fù)荷的作用下材料抵抗破壞的能力。? 衡量標(biāo)準(zhǔn)有：疲勞強(qiáng)度；疲勞裂紋萌生抗力；疲勞裂紋擴(kuò)展抗力等等。

? 對(duì)于熱作模具來說，其工作狀態(tài)為急冷急熱，因此會(huì)發(fā)生所謂的冷熱疲勞，因此冷熱疲勞是衡量熱作模具材料的一個(gè)重要指標(biāo)。

六、耐熱性

熱作模具在工作的過程中由于工作溫度比較高，這時(shí)常溫狀態(tài)下的一些介穩(wěn)組織就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織，在此過程中，組織結(jié)構(gòu)將發(fā)生

變化（如馬氏體分解、C化物聚集長(zhǎng)大etc.）。這種組織的轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致材料強(qiáng)度、硬度等力學(xué)指標(biāo)的下降，從而影響材料的使用性能。

七、耐腐蝕性

在加工工件時(shí)，被加工材料中可能會(huì)有一些具有腐蝕性的物質(zhì)，這些腐蝕性的物質(zhì)將造成模具表面腐蝕，加劇表面的磨損。因此在加工這類材料時(shí)，模具材料應(yīng)當(dāng)具有一定的耐腐蝕性。

§1-3 模具的失效形式和失效原因分析

一、模具的失效形式

1、模具的壽命

模具的壽命是指模具從開始使用到失效時(shí)所加工工件的次數(shù)。

2、模具失效

模具失效是指模具的工作部分發(fā)生嚴(yán)重磨損或者破壞、且無法用一般方法修復(fù)(刃磨)的狀態(tài)。

3、模具失效的類型

有2種，即偶然失效和工作失效。

? 偶然失效----因?yàn)樵O(shè)計(jì)不良、使用不當(dāng)?shù)仁鼓＞甙l(fā)生早期破壞。

? 工作失效----模具因?yàn)楣ぷ鞫l(fā)生的正常磨損、破壞etc.4、失效的形式

雖然模具種類繁多、工作狀態(tài)和工作條件也有很大差異，但是失效的方式歸納起來主要有3種，即

磨損

表面磨損----磨料磨損、粘著磨損、氧化磨損和疲勞磨損

表面腐蝕----點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、沖刷腐蝕和應(yīng)力腐蝕

斷裂

脆性斷裂

塑性斷裂

疲勞斷裂，見圖1-3-1 變形

彈性變形

塑性變形（塌陷、彎曲、鐓粗etc.），見圖1-3-1，圖1-3-2。

蠕變

二、模具的失效分析

1、失效分析的意義

為模具材料的選擇以及模具設(shè)計(jì)和制造提出改進(jìn)之處，為模具新材料、新工藝和新方法的研制提供一些參考數(shù)據(jù)，指導(dǎo)正確使用模具和設(shè)備。

2、分析步驟

? 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

記錄模具失效的方式、加工件（材料、厚度等）、使用的設(shè)備、模具的安裝、操作情況，最后封存模具；

? 對(duì)失效的模具進(jìn)行必要的分析。主要包括4方面的內(nèi)容：8

a）檢查模具的材質(zhì)（主要包括化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、金相組織等，與入庫檢查記錄和材料供應(yīng)商提供的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較）； b）檢查加工工藝（鍛造、機(jī)械加工、熱處理、表面處理等是否符合規(guī)范）；

c）檢查分析模具結(jié)構(gòu)（是否明顯的結(jié)構(gòu)缺陷）； d）檢查使用情況（是否有不當(dāng)之處）； ? 分析失效原因

模具是偶然失效（模具結(jié)構(gòu)、安裝、使用、設(shè)備etc.）還是

工作失效（斷裂、磨損、塑性變形）? 寫出事件的過程、分析、結(jié)論

3、舉例說明（原因分析）

圖1-3-3冷擠壓沖頭

可能出現(xiàn)問題的部位：R（斷裂）D（尺寸變小）出現(xiàn)問題的可能原因：R-疲勞破壞 D-磨損 §1-4 影響模具壽命的主要因素

一、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)模具的影響

1、圓角半徑

在模具設(shè)計(jì)過程中，2個(gè)面的相交部位往往采用圓弧連接，圓弧是模具設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。在模具的設(shè)計(jì)過程中有內(nèi)、外圓角之分，這些圓角半徑的大小不僅對(duì)成型件的質(zhì)量有很大的影響，而且對(duì)模具的使用壽命也有很大的影響。

一般來說，模具的外圓角對(duì)工藝影響比較大，比如在拉深工藝中，如果外圓角過小，拉深時(shí)的成型力將會(huì)增加。而內(nèi)圓角半徑的大小則會(huì)對(duì)模具的使用壽命有很大的影響，過小的圓角半徑將會(huì)導(dǎo)致材料在該處產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，最后導(dǎo)致模具在該處發(fā)生疲勞破壞。

圖1-3-4 沖裁凹模

2、模具型腔結(jié)構(gòu)

人們一般認(rèn)為整體的模具型腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用時(shí)壽命比較高。但事實(shí)是模具在過渡部位存在比較大的應(yīng)力集中，而這些應(yīng)力集中現(xiàn)象會(huì)造成模具早期開裂，因此可以在這些部位處采取組合式結(jié)構(gòu)，以降低應(yīng)力集中現(xiàn)象，見圖1-3-5。

此外模具的開裂有時(shí)是由于拉應(yīng)力過大而造成的（可以稍微具體分析），對(duì)這類的模具也可以采用組合結(jié)構(gòu)，已降低拉應(yīng)力，避免模具開裂，見圖1-3-6。

3、模具工作部位角度

? 擠壓沖頭，見圖1-3-8

分析三種情況下工作和失效的情況。? 拔（脫）模斜度

大小對(duì)于質(zhì)量、壽命的影響。鍛模和塑料模均有。

實(shí)際上對(duì)于每種模具而言，其結(jié)構(gòu)上都有自己的特點(diǎn)，因此在分析的過程中，一定要結(jié)合實(shí)際情況。比如在沖裁模具中，還要注意沖裁間隙等等。

二、模具的制造質(zhì)量

1、模具坯料的鍛造

? 鍛造加熱規(guī)范； ? 鍛造溫度； ? 鍛造方法和鍛造比； ? 鍛后冷卻。

2、模具的機(jī)械加工和電加工

? 模具的加工包括外形加工和工作部分的加工。外形的加工比較簡(jiǎn)單，可以采用車、銑、刨、磨等多種方式進(jìn)行加工，由于這些部位不直接與工件或者坯料接觸，因此它們的加工情況對(duì)模具的壽命影響很小。模具的工作部位在加工工件的過程中與毛坯直接接觸，并且承受很大的負(fù)荷，因此它們的加工質(zhì)量對(duì)模具的壽命有很大的影響。

? 加工質(zhì)量主要指尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。如果加工質(zhì)量達(dá)不到要求，則模具的壽命就會(huì)受到很大影響。比如在沖裁模具中如果凸模的尺寸偏大，則在使用的過程中磨損就會(huì)加劇，即模具的設(shè)計(jì)使用壽命就會(huì)降低。

三、模具熱處理和表面處理的影響

? 模具的熱處理是為了保障模具材料在使用的過程中具有必要的強(qiáng)度、剛度、韌性和耐磨性等。

? 熱處理工藝方法比較多，但主要是淬火和回火。在熱處理過程中，必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，否則將會(huì)出現(xiàn)一些影響模具

使用壽命的不良因素，比如氧化和脫C、過熱和過燒，硬度不足、脆斷等。

? 模具的表面處理是為了提高材料表面的某些性能，比如耐磨、耐腐蝕性等，處理合理有助于提高模具的使用壽命。

模具材料的種類、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和冶金質(zhì)量和硬度等對(duì)模具壽命均有影響。

? 模具材料的種類：普通模具鋼和硬質(zhì)合金沖壓電機(jī)轉(zhuǎn)子壽

命之比較； ? 成分的影響； ? 組織結(jié)構(gòu)的影響； ? 冶金質(zhì)量的影響；

? 硬度的影響：一般說來硬度越高，模具的使用壽命越長(zhǎng)，當(dāng)硬度達(dá)到一定程度的時(shí)候，模具的使用壽命隨著硬度的升高而下降。（模具熱處理）；

? 模具本身物理性能，比如導(dǎo)熱性能等對(duì)于模具的使用也有很大的影響。

四、模具材料對(duì)模具壽命的影響

五、使用對(duì)模具使用壽命的影響

? 設(shè)備：

主要是指設(shè)備的狀態(tài)，比如精度和剛度；

? 被加工材料的性質(zhì)：

被加工材料的表面質(zhì)量、尺寸、硬度、有無腐蝕性等；

? 模具的安裝和使用

安裝精度的高低；

使用過程中對(duì)模具的維護(hù)；

? 操作規(guī)程

模具的預(yù)熱；

模具的保溫；

禁止冷擊等；

送料控制（雙料）

? 模具管理

存放（專用場(chǎng)所、編號(hào)并按照編號(hào)排列）；

維護(hù)（使用后檢查并定期涂上保護(hù)油脂）；

專人保管第二章

冷作模具材料

冷作模具定義：在常溫下對(duì)材料進(jìn)行壓力加工或者其它加工使用的工裝叫做冷作模具。

? 根據(jù)上述定義歸納一下哪些模具是冷作模具？ 沖裁、拉深、彎曲、冷擠壓、冷鐓、滾絲、拉絲etc.? 主要的冷作模具材料有：冷作模具鋼、硬質(zhì)合金（Carbide）、陶瓷（ceramics）、鑄鐵etc.；

? 其中使用最為廣泛的模具材料為冷作模具鋼和硬質(zhì)合金。

在這一章里我們將通過分析模具的工作條件、失效形式以及性能要求來綜合分析冷作模具鋼和硬質(zhì)合金2類材料。

§2-1 對(duì)冷作模具材料性能的要求

一、對(duì)冷作模具材料使用性能方面的要求

在分析冷作模具材料的使用性能之前，我們先來看一下冷作模具的工作條件和模具在使用過程中的主要失效形式。

? 冷作模具在工作的過程中承受的負(fù)荷：

冷作模具種類繁多，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，在使用的過程中模具材料可能要承受拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、摩擦等機(jī)械負(fù)荷的作用。

? 冷作模具的主要失效形式： 磨損、脆斷、變形、咬合

根據(jù)上述冷作模具所承受的負(fù)荷和主要的失效方式，對(duì)冷作模具材料提出的主要性能要求是：

1、良好的硬度和耐磨性

? 這一指標(biāo)主要為了保證模具形狀和尺寸的穩(wěn)定性。? 冷作模具在工作時(shí)，模具和坯料之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而

這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)使他們之間產(chǎn)生很大的摩擦，這種摩擦?xí)鼓＞弑砻娉霈F(xiàn)微小的凸凹痕跡，這些凸凹痕跡與坯料表面凸凹部位相咬合，并在模具的表面上產(chǎn)生切應(yīng)力，從而導(dǎo)致模具表面的機(jī)械破壞。

? 在前面我們講過，對(duì)于沖擊負(fù)荷不大的場(chǎng)合，模具材料的耐磨性能與材料的硬度成正比，所以大家可以知道為什么沖裁模具的硬度比較高。總的原則是：在滿足其它性能的前提下，盡量選擇比較高的硬度值。一般來說；冷作模具的工作硬度在60HRC左右。具體的硬度值要看模具的工作條件。

2、高強(qiáng)度

? 強(qiáng)度主要是起到承受負(fù)荷的作用。

? 強(qiáng)度是選擇模具材料的重要指標(biāo)之一。根據(jù)前面提到的強(qiáng)度指標(biāo)我們知道強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)有2層含義，即塑性變形抗力和斷裂抗力。

3、足夠的韌性

? 對(duì)于承受強(qiáng)烈沖擊負(fù)荷的模具來說，通常要求模具材料必須具有良好的韌性。要提高韌性就必須適當(dāng)降低材料的硬度，這與前面的硬度和耐磨性要求出現(xiàn)了矛盾，因此必須在提出材料指標(biāo)要求綜合考慮各種因素。

? 對(duì)于承受較小沖擊負(fù)荷的模具，在選擇模具材料是主要考慮材料強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。

4、良好的抗疲勞性能（疲勞強(qiáng)度）

? 在很多情況下，模具承受的靜負(fù)荷并不是很大，沖擊負(fù)荷也不高，但是負(fù)荷呈周期性變化。在這種情況下，模具發(fā)生失效往往是由于材料發(fā)生了疲勞破壞，因此在選擇模具材料時(shí)，必須對(duì)疲勞抗力提出一定的要求。

? 影響疲勞破壞的因素：鋼材中有帶狀或者網(wǎng)狀C化物、晶粒

粗大、模具表面上有微小刀痕、凹槽以及截面突然變化，此外模具表面的脫碳現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致材料出現(xiàn)疲勞破壞。

5、良好的抗咬合能力

當(dāng)被加工材料與模具表面接觸時(shí)，由于高壓的作用使?jié)櫥В藭r(shí)被加工材料與模具材料直接接觸，被加工材料被冷焊接在模具的型腔上形成金屬瘤，這樣，在后續(xù)加工中，就會(huì)在工件的表面留下劃痕。

影響抗咬合能力因素：

? 被加工材料的種類，比如鎳基合金、奧氏體不銹鋼等出現(xiàn)

咬合的概率比較高； ? 模具材料本身抗咬合能力； ? 潤(rùn)滑條件。

二、工藝性能要求

1、可鍛性

鍛造的目的：○1為了改變材料的內(nèi)部的組織，○2消除組織缺陷、○3提高材料的致密性、○4改善材料的流線分布，由此可以看出鍛造對(duì)于材料的質(zhì)量有很大的影響。從鍛造工藝性方面對(duì)模具材料的具體要求有以下幾條： ? 材料塑性好； ? 鍛造時(shí)變形抗力小； ? 鍛造溫度范圍廣；

? 鍛裂以及析出網(wǎng)狀C化物傾向性小。

2、良好的切削性能

1）具體要求： ? 切削力小； ? 切削量大； ? 刀具磨損小； ? 加工質(zhì)量好。

2）改變切削性能措施：

? 在切削加工比較困難時(shí)，通過熱處理改變組織，因此改變切削性能；

? 表面質(zhì)量要求比較高的模具可以選用易切削鋼，這些鋼種含有S、Ca等元素。

3、良好的磨削性能

由于模具的尺寸精度和形狀精度要求比較高，因此多數(shù)模具工作零件必須經(jīng)過磨削加工才能使用。

具體要求：

? 對(duì)砂輪和冷卻條件不敏感； ? 不易發(fā)生磨傷和磨裂。

4、熱處理工藝性和表面處理工藝性

主要包括淬透性、回火穩(wěn)定性、脫C傾向性、過熱敏感性、淬火變形和開裂。

? 淬透性

大型模具除了要求表面具有足夠的硬度外，還要求芯部具有良好的強(qiáng)度和韌性，這就要求模具材料必須具有良好的淬透性；對(duì)于形狀比較復(fù)雜的模具也要求使用淬透性比較高的材料，原因是淬火后材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)比較均勻，這樣就可以避免出現(xiàn)開裂或者較大的變形。鑒于上述原因，故一般要求模具材料具有良好的淬透性。

? 回火穩(wěn)定性

回火穩(wěn)定性反映了受熱軟化時(shí)，材料的變形抗力； 回火穩(wěn)定性高的材料具有良好的熱硬性； 回火穩(wěn)定性用軟化溫度和二次硬化硬度來表示。二次硬化概念：

某些鐵碳合金(比較典型的是高速鋼)須經(jīng)回火后，硬度進(jìn)一步提高。這種硬化現(xiàn)象，稱為二次硬化。

它是由于特殊碳化物析出和(或)由于參與奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體所致。

? 脫C傾向性小、過熱敏感性低

脫C會(huì)造成材料耐磨性能和疲勞性能的下降； 過熱則會(huì)使材料的晶粒粗大，降低材料的韌性。? 淬火變形和開裂傾向性小

產(chǎn)生的原因可能有2方面的因素，即熱處理工藝或者模具材料，我們?cè)谶@里主要考慮材料方面的因素，即材料的成分和原始組織狀態(tài)。

? 表面處理工藝性能良好。

三、冷作模具材料的主要成分及其對(duì)性能的影響

1、C元素及其含量

C是金屬材料中的主要元素，C含量是影響模具材料性能的決定性因素，很多性能都與C含量有密切的關(guān)系。C↗硬度強(qiáng)度和耐磨性能↗但是塑性和韌性下降； C↘硬度強(qiáng)度和耐磨性能↘但是塑性和韌性↗。

因此在選擇模具材料時(shí)要根據(jù)具體的工藝特點(diǎn)來選取。如果要求材料具有比較高的耐磨性能，就可以選擇含C量比較高的的材料；反之，如果要求模具的韌性比較好，就應(yīng)當(dāng)選擇含C量稍微低一點(diǎn)的材料。

模具用材料的含C量一般在0,5—1,5之間，當(dāng)然也有少數(shù)模具材料的含C量很高（可能達(dá)到2%左右）。

在鋼材中添加的其它合金成分可以改進(jìn)某些性能，當(dāng)然也可能帶來某些負(fù)面的影響。

2、Mn元素

? 優(yōu)點(diǎn)：

可以增加鋼的淬透性；降低Ms點(diǎn)；增加淬火后殘余奧氏體量。這些都有利于防止工件變形、淬裂，并可以使外形尺寸比較穩(wěn)定。

? 缺點(diǎn)：

加入Mn后鋼材的導(dǎo)熱性下降；過熱敏感性加劇；第二類回火脆性增加。

3、Si元素

? 優(yōu)點(diǎn)：

增加鋼材的淬透性；增加鋼材的回火穩(wěn)定性；提高材料的變形抗力和疲勞抗力；提高材料的抗氧化性能和耐腐蝕性能。

? 缺點(diǎn)：

? 優(yōu)點(diǎn):

二次硬化效果好；熱硬性提高；耐磨性提高；過熱敏感性降低。

加劇脫C傾向性（Si元素可以促使C以石墨的方式析出）；過熱敏感性和第二類回火脆性加劇。

4、Cr元素

? 優(yōu)點(diǎn): 淬透性提高；回火穩(wěn)定性提高；過熱敏感性降低；耐磨性能提高；抗氧化能力提高。

? 缺點(diǎn)

C化物分布不均勻性加劇；殘余奧氏體量增加。

5、Mo元素

? 優(yōu)點(diǎn): 淬透性提高；回火穩(wěn)定性提高；高溫蠕變強(qiáng)度提高；二次硬化效果提高；可以抑制Cr、Mn、Si引起的第二類回火脆性。

? 缺點(diǎn)

脫C傾向性加劇。

6、W元素

? 缺點(diǎn)

導(dǎo)熱性降低；硬度和韌性下降。

7、V元素

? 優(yōu)點(diǎn):

耐磨性提高；熱硬性提高；細(xì)化晶粒；過熱敏感性下降。? 缺點(diǎn)

鍛造性能和磨削性能下降。

8、Co元素

? 優(yōu)點(diǎn):

熱硬性提高；二次硬化提高；

9、Ni元素

? 優(yōu)點(diǎn):

強(qiáng)韌性提高，淬透性提高；耐腐蝕性提高。? 缺點(diǎn)

二類回火脆性提高。

§2-2 冷作模具材料及熱處理規(guī)范

冷作模具材料的分類：

分類的方法很多，比如按照元素成分來分；按照性能來分等等。比如按照合金元素的含量來分可以分為：低合金、中合金、高合金工具鋼等等。

我們教材采用了一種綜合考慮化學(xué)成分、工藝性能和力學(xué)性能的分類方法，按照這一分法可以將模具鋼分為8類，即

? 低淬透性冷作模具鋼； ? 低變形冷作模具鋼； ? 高耐磨、微變形冷作模具鋼； ? 高強(qiáng)度、高耐磨冷作模具鋼； ? 抗沖擊冷作模具鋼； ? 高強(qiáng)韌性冷作模具鋼； ? 高耐磨、高韌性冷作模具鋼； ? 特殊用途冷作模具鋼

下面我們就根據(jù)上述分類方法對(duì)每類材料的特點(diǎn)進(jìn)行研究。

一、低淬透性冷作模具鋼

這類鋼種主要以C素工具鋼為主，典型的鋼號(hào)有T7A，T8A，T10A，T12A，9Cr2，GCr15等等。

1、C素工具鋼的特性

C素工具鋼價(jià)格便宜、材料供貨渠道好、鍛造工藝性和加工工藝性也比較好。這類材料的缺點(diǎn)是淬透性比較差，材料在使用的過程中耐磨性、熱硬性稍差，因此模具的壽命比較短；此外，在熱處理過程中，淬火溫度范圍比較窄，且開裂的傾向性比較大。

1）力學(xué)性能

材料的力學(xué)性能取決于材料熱處理時(shí)的淬火和回火溫度。? 淬火溫度的影響

圖2-1 淬火溫度對(duì)強(qiáng)韌性的影響 提高溫度：材料的強(qiáng)度、沖擊韌性和抗彎撓度均下降（見圖2-1），原因是淬火馬氏體變得粗大。

提高溫度，材料處理后的硬度隨著溫度的升高而逐漸增加，達(dá)到一定程度后基本保持不變（見圖2-2）。

圖2-2 淬火溫度與硬度之間的關(guān)系

1—試樣表面硬度；2—試樣中心硬度（試樣直徑20mm）盡管如此，大多數(shù)的C素工具鋼仍然采用比較高的溫度進(jìn)行淬火，原因是C素工具鋼的淬透能力比較差（見圖2-3），在實(shí)際生產(chǎn)中一般采取提高淬火溫度的方法來提高淬硬層的厚度，以提高材料的承載能力。

圖2-3 淬火溫度與淬透性之間的關(guān)系

直徑比較小的模具淬火溫度一般控制在760--780℃，而稍微大點(diǎn)的模具溫度則控制在800--850℃。

但是淬火溫度過高，材料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)比較大的殘余應(yīng)力，因此容易產(chǎn)生裂紋。

材料的耐磨性能隨著C含量的增加而提高，主要原因是殘余C化物量增加之緣故。

? 回火溫度的影響

硬度：隨著回火溫度的升高而降低，當(dāng)回火溫度超過200℃時(shí)，下降的趨勢(shì)更快（圖2-4）。

圖2-4 硬度回火溫度的關(guān)系

抗彎強(qiáng)度：在220--250℃之間回火時(shí)達(dá)到最大值，見圖2-5。

見圖2-5 抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系

韌性：在220--250℃之間回火時(shí)出現(xiàn)回火脆性，如果承受高沖擊負(fù)荷的模具，應(yīng)當(dāng)避免在此范圍內(nèi)進(jìn)行回火；

如果對(duì)抗彎強(qiáng)度有較高的要求，則可以在220--280℃的范圍內(nèi)進(jìn)行回火。

如果對(duì)材料性能沒有什么特殊要求的話，碳素工具鋼的回火溫度一般取160--180℃。

2）工藝性能 a)鍛造工藝性

? 變形抗力小，鍛造溫度范圍寬，即鍛造工藝性能良好。比

如T8A，T10A 鍛造溫度范圍為850-800℃，1150-1100℃ ? 鍛造T10A和T12A是應(yīng)特別注意：嚴(yán)格控制終鍛溫度和

鍛后冷卻速度。如果終鍛溫度過高且鍛后冷卻緩慢，則在材料中容易析出網(wǎng)狀二次滲C體，這將導(dǎo)致在后來的淬火過程中出現(xiàn)淬火開裂。在磨削過程中出現(xiàn)磨削裂紋，再使用的過程中出現(xiàn)脆斷。所以在鍛后一般采用空冷的方法。此外在鍛造的過程中可以采用比較大的鍛造比，以細(xì)化C化物。

? 在鍛造之后，需要將鍛件進(jìn)行處理，以便消除內(nèi)應(yīng)力，降

低硬度，細(xì)化組織，這樣可以進(jìn)行機(jī)械加工并為以后的熱處理做好準(zhǔn)備。

? 鍛后處理主要有2種：即等溫球化退火和正火+等溫球化退火。在正常情況下采用等溫球化退火即可；如果鍛造之后出現(xiàn)晶粒粗大或者網(wǎng)狀C化物，則必須采用正火+等溫球化退火。

? 等溫球化退火工藝：

加熱溫度：750-770℃ 等溫溫度：680-700℃

退火組織為珠光體，硬度小于197HBS ? 正火工藝：

T10A，T12A：溫度830-850℃ b)淬透性

? 淬透性比較差；截面小于4-5mm油淬可以淬透；5-15mm水淬可以淬透；20-25mm水淬無法淬透。c)淬火變形

? 在淬火過程中使用強(qiáng)冷卻介質(zhì)，這樣可以提高材料的淬透性，但同時(shí)可以引起較大的淬火變形。

? 不同的材料在淬火之后變形有規(guī)律：比如說T7A在淬火之后尺寸變大，因此在設(shè)計(jì)零件時(shí)可以將精加工余量適當(dāng)減小；T8A，T10A，T12A等在淬火之后尺寸變小，因此在設(shè)計(jì)工件時(shí)可以將精加工余量適當(dāng)加大。

3）低淬透性冷作模具鋼熱處理規(guī)范

熱處理規(guī)范內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括淬火規(guī)范和回火規(guī)范。對(duì)于低淬透性冷作模具鋼來說，可以參考表2-5。

4）應(yīng)用范圍

從上面的分析我們可以看出，這類材料價(jià)格比較便宜，且具有比較好的鍛造和機(jī)械加工工藝性，具有一定的耐磨性，硬度也比較高，但是淬透性差，淬火變形也比較大，同時(shí)韌性也比較差，因此多用在尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、負(fù)荷小、批量不大的生產(chǎn)場(chǎng)合。

2、GCr15

GCr15實(shí)際上是一種軸承專用鋼，這種材料硬度高、強(qiáng)度高、耐磨性好、淬火變形小，因此也可以用來制造冷作模具。

1）力學(xué)性能

? 正常的淬火溫度為830-860℃，（最佳溫度為840℃），淬

火后的硬度可以達(dá)到63-65HRC。高于860℃，時(shí)由于殘余奧氏體的增加和奧氏體晶粒的粗化，淬火硬度又會(huì)下降，此外鋼材的強(qiáng)度和塑性、韌性也有明顯下降。

? 尺寸較大的模具采用稍微高點(diǎn)的淬火溫度，以提高材料的淬透性，獲得足夠的淬硬層深度和較高的硬度。? 尺寸較小的或者使用油淬的模具一般采用較低的淬火溫度。

? 淬火組織為隱晶馬氏體+球狀碳化物（分布均勻）+殘余奧氏體。

? 回火溫度對(duì)硬度和沖擊韌性的影響

隨著回火溫度的升高，回火后材料的硬度逐漸下降，但耐回火性能明顯高于碳素工具鋼，比如在200-220℃回火時(shí)，其硬度仍然可以達(dá)到60HRC左右，見圖2-6。

圖2-6 硬度與回火溫度之間的關(guān)系

沖擊韌性與回火溫度有明顯的聯(lián)系，在160-200℃之間回火時(shí)，沖擊韌性有明顯的提高，主要原因是消除了淬火應(yīng)力，馬氏體過飽和度減少。但是超過200℃回火，沖擊韌性又有明顯的下降，進(jìn)入所謂的第一類回火脆性區(qū)，見圖2-7。所以回火溫度一般為160-180℃。

圖2-7 沖擊韌性與回火溫度之間的關(guān)系

2）工藝性能 ? 鍛造工藝性

鍛造工藝性較好，鍛造溫度范圍比較寬，析出網(wǎng)狀碳化物的傾向性小。始鍛溫度1080-1020℃，終鍛溫度850℃，鍛后空冷，金

相組織為片狀珠光體。

如果鍛造工藝不當(dāng)，比如終鍛溫度過高、鍛后冷卻速度緩慢等，則碳化物將沿奧氏體晶界析出，并形成粗大的網(wǎng)狀碳化物，如果終鍛溫度過低，則沿晶界析出的碳化物和奧氏體一起沿著變形方向被拉長(zhǎng)，出現(xiàn)條狀碳化物，這樣的組織必須經(jīng)過正火處理才能消除。

? 正火工藝

溫度920-900，冷卻速度>40-50℃/min 小料空冷，大料強(qiáng)制冷卻。? 球化退火 加熱溫度：770-790℃ 保溫溫度：720-690℃ 退火后硬度：217-255HBS ? 淬透性

具有良好的淬透性，一般25mm左右的坯料可以淬透。淬火溫度范圍寬，過熱傾向性小，殘余奧氏體少，淬火變形小。

二、低變形冷作模具鋼

低變形冷作模具鋼是在C素工具鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這類鋼材是針對(duì)C素工具鋼的缺點(diǎn)加入了的合金元素，比如Cr、Mn、Si、W、V等。加入這些合金元素后，材料的淬透性明顯提高，細(xì)化了晶粒，材料的回火穩(wěn)定性明顯提高，因此材料在強(qiáng)韌性、耐磨性和熱硬性等方面比C素工具鋼有明顯的提高。使用壽命也比C素工具鋼長(zhǎng)。表2-6列舉了各種低變形冷作模具鋼。在這些鋼種中，最常使用的是CrWMn和9Mn2V。下面我們就重點(diǎn)介紹一下這2種材料的特性。

1、CrWMn

1）力學(xué)性能

? 淬火溫度與力學(xué)性能

硬度(Hardness)和溫度(Temperature)之間的關(guān)系見圖2-8）

圖2-8 硬度、沖擊韌性與淬火溫度之間的關(guān)系 當(dāng)淬火溫度<850℃時(shí)： T↗

H↗

當(dāng)淬火溫度>850℃時(shí)： T↗

H↘

沖擊韌性αk在800℃達(dá)到最大（見圖2-8）

抗彎強(qiáng)度σbb在800-820℃是最大，淬火溫度一般選擇在820-850℃，淬火硬度62-65HRC。

圖2-9 抗彎強(qiáng)度與淬火溫度之間的關(guān)系

淬火方法對(duì)性能的影響：

當(dāng)要求沖擊韌性比較好的時(shí)候可以采用等溫淬火的方法，見圖2-10。

圖2-10 性能與淬火方法之間的關(guān)系? 回火溫度與力學(xué)性能之間的關(guān)系 硬度與回火溫度之間的關(guān)系：

圖2-11 硬度與回火溫度之間的關(guān)系24

硬度隨著回火溫度的升高而下降，見圖2-11，因此回火溫度多選擇在140-160℃，回火后硬度62-65HRC；170-200℃，60-62HRC。230-280℃，55-60HRC。

沖擊韌性與回火溫度之間的關(guān)系：

沖擊韌性隨著回火溫度的升高而升高，但是在大約250℃的范圍出現(xiàn)下降，見圖2-12，即出現(xiàn)回火脆性。所以要避免在此范圍內(nèi)回火。

抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系：

抗彎強(qiáng)度隨著回火溫度升高而增加，但是在200℃左右出現(xiàn)谷值，見圖2-13，因此在回火的過程中要避開該溫度范圍。

圖2-12 沖擊韌性與回火溫度之間的關(guān)系

圖2-13 抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系 2）工藝性能 ? 鍛造工藝性

CrWMn屬于高C低合金工具鋼，總體來說鍛造工藝性比較好：變形抗力小，鍛造溫度范圍較寬，但是這種材料C化物偏析比較嚴(yán)重，因此在鍛造時(shí)應(yīng)當(dāng)采用反復(fù)鐓拔的方法，此外，鍛后冷卻緩慢容易生成網(wǎng)狀C化物，因此鍛造之后應(yīng)當(dāng)先空冷到650-700℃，然后轉(zhuǎn)入熱灰中緩慢冷卻。

在鍛造之后需要將工件進(jìn)行等溫球化退火處理，退火后的材料組織比較均勻，硬度不高（255-207HBS）。如果材料在鍛造之后出

現(xiàn)了網(wǎng)狀C化物或者晶粒粗大時(shí)，就必須在退火之前進(jìn)行正火處理。具體工藝參數(shù)： 球化退火溫度：790-830℃； 等溫溫度：700-720℃； 量的V，細(xì)化了晶粒，降低了過熱敏感性，通常采用的淬火溫度為780-820℃。

正火溫度：930-950℃ ? 淬透性

由于材料中含有Cr、Mn、W等元素，因此其淬透性比碳素工具鋼有明顯提高，直徑小于40-50mm的工件可以在油中淬透，并且淬火變形小。

? 使用范圍

由于Cr WMn淬透性較好，且淬火變形小，其硬度、耐磨性、強(qiáng)韌性等主要指標(biāo)均優(yōu)于碳素工具鋼，因此是一種應(yīng)用比較廣泛的模具材料。目前主要用于要求變形小、形狀復(fù)雜的輕型沖裁模具（一般板料厚度<2mm）和常見的拉深、彎曲和翻邊模具。2、9Mn2V 1）力學(xué)性能

? 淬火溫度與力學(xué)性能之間的關(guān)系 硬度與淬火溫度之間的關(guān)系： 抗彎強(qiáng)度與淬火溫度之間的關(guān)系：

9Mn2V的淬火溫度范圍比較寬，在840℃以下淬火，其力學(xué)性能基本保持不變，見圖2-

14、2-15，原因是該材料中含有一定

圖2-14 硬度與淬火溫度之間的關(guān)系

2-15 強(qiáng)韌性與淬火溫度之間的關(guān)系26

圖 ? 回火溫度與力學(xué)性能

硬度隨著回火溫度的升高而降低，當(dāng)回火溫度高于200℃時(shí)，硬度下降的速度明顯加快，見圖2-16。

沖擊韌性隨著回火溫度的升高而逐步升高，當(dāng)回火溫度在200-250℃時(shí)，αk出現(xiàn)一個(gè)低谷，見圖2-16，即材料出現(xiàn)回火脆性。

圖2-16 硬度、沖擊韌性與回火溫度之間的關(guān)系

綜合上述原因，一般回火溫度取160-180℃。硬度60-62HRC。2）鍛造工藝性

C化物的不均勻性比CrWMn小，鍛造溫度范圍較寬（1150-800℃），因此鍛造工藝性比較好。

鍛造之后先空冷至700-650℃，然后轉(zhuǎn)入熱砂緩冷。

球化退火：加熱溫度760-780℃，等溫溫度700-680℃

退火后硬度<229HBS 3）淬透性

和CrWMn相比9Mn2V的淬透性稍微差些，油淬臨界直徑為30mm左右。

淬火變形小，低溫回火是體積發(fā)生膨脹。4）應(yīng)用范圍 中小型冷沖模具。

3、熱處理規(guī)范

1）CrWMn

淬火：預(yù)熱溫度：400-650℃

加熱溫度：820-850℃

淬火介質(zhì)：油

淬火硬度：62-65HRC 回火：回火溫度：140-160℃

回火硬度：62-65HRC 2）9Mn2V 淬火：預(yù)熱溫度：400-650℃

加熱溫度：780-820℃

淬火介質(zhì)：油

淬火硬度：〉62HRC

回火：回火溫度：150-200℃

回火硬度：60-62HRC

三、高耐磨、微變形冷作模具鋼

1、Cr12和Cr12MoV 特點(diǎn)：具有高的硬度、耐磨性、淬透性、韌性高、淬火后體積變化最小。使用時(shí)脆斷傾向性大。

1）力學(xué)性能

? 淬火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系

Hardness隨著淬火溫度的升高而逐步增加，超過了臨界點(diǎn)時(shí)（1050℃），硬度隨著淬火溫度的升高而下降，見圖2-17。

沖擊韌度和抗彎強(qiáng)度與淬火溫度之間的關(guān)系

沖擊韌度隨著溫度的上升而逐漸升高，超過了一定值后（1000℃），沖擊韌度則隨著淬火溫度的升高而逐漸下降，見圖2-18。

圖2-17 硬度與淬火溫度之間的關(guān)系

2-18 沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度與淬火溫度之間的關(guān)系28

圖 抗彎強(qiáng)度隨著溫度的上升而逐漸升高，超過了一定值后（950℃），沖擊韌度則隨著淬火溫度的升高逐漸下降，見圖2-18。

? 回火溫度與力學(xué)性能之間的關(guān)系 硬度與回火溫度之間的關(guān)系

隨著回火溫度的上升，硬度逐漸下降，當(dāng)達(dá)到520℃左右時(shí)，硬度出現(xiàn)較大的回升，即出現(xiàn)所謂的二次硬化，見圖2-19，并且淬火溫度越高回升的程度越大。

圖2-19 硬度與回火溫度之間的關(guān)系

沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度與回火溫度的關(guān)系，見圖2-20，圖2-21。

圖2-20 沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系

圖2-21 抗彎抗壓強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系

由于Cr12MoV可以采用多種淬火和回火方式進(jìn)行處理，因此選取何種工藝取決于對(duì)材料的具體要求，比如要求材料具有比較高的硬度和強(qiáng)度可以采用低溫淬火和低溫回火（淬火1020-1040℃，硬度62-63HRC，回火150-170℃，硬度61-63HRC）。

2）工藝性能 ? 鍛造工藝性

由于Cr12MoV屬于高合金鋼，因此材料的導(dǎo)熱性差、變形抗力大、鍛造溫度范圍窄、組織缺陷嚴(yán)重（帶狀、網(wǎng)狀碳化物、碳化物分布嚴(yán)重不均勻）。

? 熱處理工藝性

淬透性很好，截面尺寸300-400mm的工件在油中即可淬透，淬火變形小。

2、Cr4W2MoV 特點(diǎn)：具有較高的淬透性和淬硬性，并且具有較高的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，使用壽命比Cr12型鋼材有較大的提高。

1）力學(xué)性能

? 淬火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系

硬度：硬度隨著淬火溫度的上升逐步提高，當(dāng)達(dá)到1000℃左右時(shí)硬度值達(dá)到最高，如果淬火溫度繼續(xù)升高，硬度將逐漸下降，見圖2-22。

圖2-22 硬度與淬火溫度之間的關(guān)系

沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度與淬火溫度的關(guān)系見書中表。? 回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系 硬度與回火溫度之間的關(guān)系見圖2-23。

圖2-23 硬度與回火溫度之間的關(guān)系

圖2-24 沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系 沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度與回火溫度的關(guān)系見圖2-24。

常規(guī)的淬火溫度為960-980℃和1020-1040℃（硬度大于62HRC）回火溫度為280-300℃（硬度為60-62HRC）或者500-540℃（硬度為60-62HRC）。

采用不同的淬火和回火溫度對(duì)性能的影響不一樣。采用何種組合看具體要求。比如要求材料具有比較高的強(qiáng)韌性可以采用960-980℃淬火，280-300℃回火。

2）工藝性

鍛造工藝性：比較差。易發(fā)生過熱、過燒、斷裂，鍛造溫度范圍窄。1100-900℃℃，緩冷。

熱處理工藝性：淬透性好、淬火變形小。

3、具體的熱處理規(guī)范可以參考書上的表。

四、高強(qiáng)度、高耐磨冷作模具鋼

1、特點(diǎn)：

這類鋼材具有高強(qiáng)度、高抗壓強(qiáng)度、高耐磨性、高熱穩(wěn)定性等。與Cr12MoV相比，韌性耐磨性和扭轉(zhuǎn)性能稍微差些，其余性能均優(yōu)。淬火溫度越高，碳含量越高，則處理后材料的耐磨性能和抗壓

強(qiáng)度越高，但是材料的韌性稍微降低。傳統(tǒng)的高速鋼是這類鋼種的典型代表（W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2等）。

2、W6Mo5Cr4V2力學(xué)性能與淬火溫度之間的關(guān)系 硬度與淬火溫度之間的關(guān)系見圖2-25

圖2-25 硬度與淬火溫度之間的關(guān)系 沖擊韌度與淬火溫度之間的關(guān)系見圖2-26

圖2-26 沖擊韌性與淬火溫度之間的關(guān)系

3、回火溫度對(duì)W6Mo5Cr4V2的影響

硬度與回火溫度之間的關(guān)系：

（淬火溫度為1190-1230℃，硬度64HRC）200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ 62HRC 62HRC 62HRC

65HRC

65HRC

圖2-27 沖擊韌性與回火溫度之間的關(guān)系

回火溫度對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響見圖

圖2-28 抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系

4、高速鋼的處理相對(duì)比較復(fù)雜，如何選擇熱處理工藝取決于使用過程中對(duì)模具的要求。淬火1150-1200，63-65HRC回火560，硬度62-66HRC。

5、鍛造工藝性能較差，鍛造溫度范圍窄：1100-950，塑性較差，加熱過程中容易發(fā)生氧化脫碳現(xiàn)象。

6、高速鋼主要用來制造承受負(fù)荷比較大、耐磨性要求高的場(chǎng)合，中厚板材的沖裁、冷擠壓、冷鐓沖頭等。

五、抗沖擊冷作模具鋼

1、Cr-W-Si系（4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si）

特點(diǎn)：這幾個(gè)鋼種是在Cr-Si鋼的基礎(chǔ)上加入一定量的W，在回火時(shí)W有利于保存淬火時(shí)細(xì)小的晶粒，這樣就可以使鋼材在回火狀態(tài)下獲得比較高的韌性。同時(shí)這種材料具有較高的高溫強(qiáng)度和良好的淬透性。

1）力學(xué)性能

? 淬火溫度對(duì)力學(xué)性能的影響

4CrW2Si由于含碳量比較低，因此需要滲碳后才能達(dá)到使用要求。所以在這里主要講一下5CrW2Si和6CrW2Si的特性。

硬度隨著淬火溫度的升高而增加，見圖2-29。

圖2-29 硬度、沖擊韌性與淬火溫度之間的關(guān)系

沖擊韌性隨著淬火溫度的升高而增加，950℃達(dá)到峰值，見圖

2-29。

? 回火溫度對(duì)力學(xué)性能的影響

硬度隨著回火溫度的升高而降低。圖2-30

圖2-30 硬度與回火溫度之間的關(guān)系

沖擊韌性隨著回火溫度的升高而提高，但是在300-350℃之間有輕微的回火脆性，即在此范圍內(nèi)沖擊韌性略有下降。因此在選擇回火溫度時(shí)要避開這個(gè)區(qū)間。

圖2-31 硬度、沖擊韌性與回火溫度之間的關(guān)系

通常淬火溫度在在870-900℃范圍，油淬，硬度大于55HRC（57HRC）。

回火溫度有2種： 200-250 回火硬度53-58HRC（53-58HRC）430-470 回火硬度45-50HRC（45-58HRC）

2）工藝性能

鍛造工藝性能良好，具有比較寬的鍛造溫度范圍（1180-850）。良好的切削性能，因?yàn)椴牧现泻蠸元素。

淬透性良好，脫碳敏感性較大，因此材料中含有一定的Si元素。淬火變形較難控制。

2、9SiCr 特點(diǎn)：淬透性高

性能介于碳素工具鋼和Cr12型鋼材之間。淬火溫度與硬度之間的關(guān)系：見圖2-29 淬火溫度與抗彎強(qiáng)度之間的關(guān)系：見圖2-29 由圖可以看出當(dāng)淬火溫度達(dá)到880℃時(shí)鋼材的抗彎強(qiáng)度明顯下降，所以淬火溫度要低于880℃。一般為860-880，硬度62-65HRC

圖2-29 硬度、抗彎強(qiáng)度與淬火溫度之間的關(guān)系

具有良好的回火穩(wěn)定性，當(dāng)回火溫度為270時(shí)，會(huì)火后的硬度仍然可以達(dá)到60HRC以上。

圖2-30 硬度、抗彎強(qiáng)度與回火溫度之間的關(guān)系 硬度隨著回火溫度的升高逐漸下降，見圖2-30

抗彎強(qiáng)度則隨著回火溫度的升高逐漸升高，但是在250左右回火時(shí)最低，見圖2-30。

回火溫度主要根據(jù)材料的使用硬度要求選擇。180-220℃

硬度

62-64HRC 280-320℃

硬度

56-58HRC 350-400℃

硬度

54-56HRC 淬透性一般，35mm左右可以淬透。淬火時(shí)脫碳傾向性較大。鍛造性能良好，鍛造溫度范圍比較寬（1150-800℃）。切削工藝性能良好。價(jià)格低廉。

用在負(fù)荷比較小的沖裁模具中。

3、熱處理規(guī)范見書中表的規(guī)定。

六、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼

冷擠壓技術(shù)的發(fā)展要求模具材料具有更高的硬度、耐磨性、韌性，這類材料正是為了滿足這種要求而產(chǎn)生的。1、6W6Mo5Cr4V（6W6）

降碳高速鋼特點(diǎn)：

減少了C和V的含量，C化物的不均勻程度得到了很大的改善，在淬火狀態(tài)下材料的抗彎強(qiáng)度和塑性以及沖擊韌性均有較大的提高。但是淬火硬度略有下降。

? 淬火對(duì)6W6的影響

硬度與淬火溫度之間的關(guān)系，見圖 沖擊韌性與淬火溫度之間的關(guān)系，見圖

? 回火對(duì)力學(xué)性能的影響

硬度：具有良好的熱穩(wěn)定性和二次硬化能力，在560-580℃出現(xiàn)回火硬化峰值。

抗彎強(qiáng)度：在580℃左右回火達(dá)到最大值。沖擊韌性：回火溫度在540-560之間出現(xiàn)谷值。

為了獲得較高的耐磨性和韌性，一般采用較低溫度淬火、較高溫度回火。即

淬火溫度：1180-1200℃

回火溫度：560-580℃，回火3次。

? 工藝性能

鍛造工藝性能較差，主要反映在鍛造溫度范圍窄

35（1100-1050℃—900-800℃）、鍛造變形抗力大 良好的切削性能。磨削性能稍微差些。熱處理過程中容易脫碳。

應(yīng)用：作為高速鋼或者高Cr、高C鋼的德?lián)Q代產(chǎn)品，作為冷擠壓或者冷鐓沖頭。

2、基體鋼

所謂的基體鋼就是具有高速鋼正常淬火基體組織的鋼種，這類鋼材過剩C化物少，C化物細(xì)小、均勻，工藝性能好，強(qiáng)韌性有明顯提高。

1）65Nb 與W6Mo5Cr4V2相比，65Nb的基體成分中C、W含量稍微低些，而Mo稍高，同時(shí)成分中含有少量的鈮。這種合金的特點(diǎn)是：保持高速鋼的硬度和耐磨性，同時(shí)又具有較高的韌性和抗疲勞強(qiáng)度。

淬火對(duì)硬度的影響：

淬火硬度隨著淬火溫度的升高而增加，當(dāng)溫度超過1120左右時(shí)，硬度又會(huì)逐漸下降（奧氏體晶粒逐漸增大所致）。

回火溫度對(duì)硬度的影響

在520-540左右回火時(shí)出現(xiàn)二次硬化，硬度和抗彎強(qiáng)度出現(xiàn)峰值。

熱處理工藝

淬火溫度：1080-1180℃ 回火溫度：520-600℃ 2次回火 鍛造工藝性

變形抗力較小，鍛造溫度范圍比較寬（1120-850℃）。但是材料的導(dǎo)熱性能差，因此在加熱的過程中必須注意。

應(yīng)用：

形狀比較復(fù)雜的擠壓模具、冷沖壓模具

2）7Cr7Mo2V2Si（LD）

不含W的基體鋼，Cr、Mo、V的含量高于高速鋼，因此其淬透性和二次硬化能力均有明顯提高。此外，未溶的VC能夠起到細(xì)化晶粒的作用，增加鋼材的韌性和耐磨性。

LD鋼在不同淬火溫度和回火溫度下的硬度見表2-21。熱處理工藝與性能之間的關(guān)系見表2-23。

熱處理規(guī)范

淬火溫度：1100-1150℃ 回火溫度：540-570℃ 2-3次 或者

淬火溫度：1050-1080℃ 回火溫度：180-220℃

鍛造工藝性能

具有良好的鍛造工藝性，鍛造溫度范圍比較廣（1130-1150℃，850℃）

Anwendung：

綜合性能比較好，可以用于冷擠壓、冷鐓、冷沖壓等，且模具的使用壽命比較長(zhǎng)。3、6CrNiSiMnMoV（GD）

基體鋼成本高，淬火溫度區(qū)間窄，中小企業(yè)使用比較困難，因此

推出了GD鋼。

屬于高強(qiáng)韌性、低合金冷作模具鋼。

沖擊韌性、斷裂韌性、抗壓強(qiáng)度均優(yōu)于CrWMn和Cr12MoV。耐磨性能低于Cr12MoV。

可以代替CrWMn、Cr12、9Mn2V、6CrW2Si等材料。4、7CrSiMnMoV（CH-1）

CH-1又稱火焰淬火鋼。

具有較高的強(qiáng)韌性和良好的耐磨性。見表2-27。熱處理工藝性

淬透性好，硬度高，80mm油可以淬透，40mm空淬透。硬度：62-64HRC 鍛造工藝性

變形抗力小，鍛造溫度范圍寬（1200-800℃），因此鍛造工藝性良好。焊接工藝性良好。Anwendung

各類冷作模具，特別是大型、復(fù)雜模具。模具使用壽命長(zhǎng)。5、8Cr2MnWMoVS

淬透性好，淬硬性好（61-64HRC）100mm空淬即可。切削性能良好（含S）熱變形小

表面處理性能良好 應(yīng)用：精密零件沖裁模具。

6、熱處理規(guī)范

見表2-29。

七、高強(qiáng)韌性、高耐磨性冷作模具鋼

鋼種特點(diǎn)：這類鋼材在強(qiáng)韌性方面與高強(qiáng)韌性類材料差不多，而耐磨性與高Cr鋼和HSS類似。

1、GM（9Cr6WMo2V2）

特點(diǎn)：主要性能指標(biāo)優(yōu)于Cr12MoV。1）力學(xué)性能：

硬度與淬火溫度之間的關(guān)系

硬度與回火溫度之間的關(guān)系

力學(xué)性能與其它材料之比較 見表2-31

2）工藝性 鍛造工藝性

鍛造工藝性良好，不含粗大C化物，C化物不均勻程度小。但是在鍛造過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題：加熱緩慢；鍛造方法；鍛造后緩慢冷卻。具有良好的線切割性能。

2、ER（Cr8MoWV3Si）

與GM鋼特點(diǎn)類似，耐磨性能稍好。

八、特殊用途冷作模具鋼

在此主要指耐腐蝕鋼和無磁模具鋼，耐腐蝕鋼主要用在有腐蝕性的場(chǎng)合，而無磁鋼則用在使用過程中被加工材料不應(yīng)當(dāng)能被磁化的場(chǎng)合。

耐腐蝕鋼 9Cr18、Cr18MoV

無磁模具鋼

1Cr18Ni9Ti（奧氏體不銹鋼）、7Mn15Cr2Al3V2WMo

§2-3 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金

1、金屬陶瓷硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是用難熔的高硬度C化物粉末（WC、TiC）與少量的粘結(jié)劑（Co、Ni）粉末混合后加壓成型，再經(jīng)燒結(jié)而成的粉末冶金材料。

1）特點(diǎn)

硬度高、耐磨性很好，工作溫度很高、脆性大、抗彎強(qiáng)度和韌性差、無法進(jìn)行切削加工（可以磨削加工）以及鍛造和熱處理。

2）分類

常見的有2種：鎢鈷類（YG）、鎢鈷鈦類（YT）

3）應(yīng)用

用在承受比較大壓力摩擦力的場(chǎng)合，比如沖裁模（多用于級(jí)進(jìn)模

具）、拔絲模等

2、鋼結(jié)硬質(zhì)合金

鋼結(jié)因質(zhì)合金是以難熔的C化物為硬質(zhì)相，以合金鋼為粘結(jié)

劑，用粉末冶金的方法制成。

1）特點(diǎn)

硬度、耐磨性比一般的硬質(zhì)合金稍微差些、比高速鋼的則好、韌性比一般的硬質(zhì)合金強(qiáng)，性能介于HSS和高速鋼之間。

可以進(jìn)行切削加工和熱處理。2）分類及種類

分類方法很多（可以根據(jù)硬制相、粘結(jié)相）

種類大約有10幾種，其中DT合金在模具制造中的應(yīng)用最為廣泛。

3）DT合金 力學(xué)性能

硬度比其它硬質(zhì)合金稍微低些，但是沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度較高。

工藝性能

鍛造工藝性能優(yōu)于其它鋼結(jié)硬質(zhì)合金；

具有良好的機(jī)械加工性能；一般在退火后可以進(jìn)行機(jī)械加工

39（車、銑、刨、鉆、鉸、攻絲等），加工類似鑄鐵，可以采用低轉(zhuǎn)速、大進(jìn)刀量和中等進(jìn)給速度。

可以采用電加工進(jìn)行加工，但是加工后表面有微小裂紋和硬化層，需要二次回火才能消除。

可以進(jìn)行熱處理。

回火溫度升高，處理后韌性也升高，但600℃左右出現(xiàn)回火脆性。

§2-4 冷作模具的選材

一、選材的原則

1、滿足使用性能

根據(jù)模具的工作條件、失效方式和壽命要求、以及可靠性高低等提出對(duì)模具材料強(qiáng)度、硬度、耐磨性和韌性等使用性能方面的要求。在眾多的要求中確定其中的1-2項(xiàng)指標(biāo)作為選擇材料的主要依據(jù)，同時(shí)兼顧其它要求。（根據(jù)工作條件分析）

2、工藝性能良好

主要包括：

1）良好的機(jī)械加工工藝性和電加工工藝性

2）良好的鍛造工藝性

3）良好的熱處理工藝性（包括良好淬硬性、淬透性、工藝簡(jiǎn)單etc。）

上述內(nèi)容主要是為了降低制造成本。

3、經(jīng)濟(jì)性能

這里所指的經(jīng)濟(jì)性能是指綜合成本（性能價(jià)格比），而非一次性成本，在滿足性能和壽命要求的前提下盡量采用價(jià)格比較低廉的材料。

4、材料供應(yīng)

市場(chǎng)上材料的供應(yīng)情況，最好使用市場(chǎng)上比較常見的材料，這樣材料的成本比較低，同時(shí)能夠保障材料的供貨渠道。

注：有些專家認(rèn)為在采購材料時(shí)，品種和規(guī)格要盡量少，以便于材料的采購和管理。這種觀點(diǎn)固然有其道理—對(duì)于采購和管理有利，但是從生產(chǎn)和使用的角度上來說，這可能會(huì)增加模具的制造成本。

二、具體應(yīng)當(dāng)考慮的因素

1、工作條件

負(fù)荷的性質(zhì)

沖擊負(fù)荷大----要求較高的韌性 靜壓力大----要求較高的抗壓強(qiáng)度 摩擦大----要求較高的耐磨性

存在彎曲----要求材料具有較高的抗彎強(qiáng)度

2、失效形式

根據(jù)模具的失效形式分析失效的原因，根據(jù)造成失效的主要性能指標(biāo)，選擇其它性能稍高的材料。

3、待加工工件

1）批量大小

批量大----選擇材質(zhì)好、性能高的材料 批量小----選擇材質(zhì)差、性能低的材料 2）精度高低、表面質(zhì)量 3）尺寸大小 4）性狀復(fù)雜程度 5）被加工工件的材質(zhì)

加工銅、鋼、鋁、鋅、鉛、紙板等對(duì)模具材料以及性能的要求有很大的差別。

4、模具結(jié)構(gòu)

1）尺寸大小

尺寸大----要求材料的淬透性較高 尺寸大----要求材料的材質(zhì)比較好 2）模具的性狀

復(fù)雜----要求模具材料具有比較高的淬透性、開裂傾向性要小、同時(shí)要易于加工。

5、制造工藝方面的因素

考慮工廠目前的設(shè)備狀況和人員素質(zhì)情況，這一點(diǎn)往往被很多的廠家所忽視。

三、常用冷作模具的材料選擇

1、沖裁模

有刃口、將材料從板料上分離，具體工藝包括落料、沖孔、切邊等。1）工作條件

沖擊、擠壓、彎曲、摩擦 2）主要的失效形式

磨損、崩刃、凸模折斷等（非正常失效）

畫圖分析沖裁過程，分析產(chǎn)生磨損和崩刃的原因何在？

凸模的磨損比凹模要嚴(yán)重，分析原因？

磨損包括粘著磨損、磨料磨損和疲勞磨損 3）對(duì)材料的主要性能要求

具有較高的硬度和耐磨性、強(qiáng)度比較高、一定的韌性。4）材料選擇

主要根據(jù)被加工工件（材質(zhì)、厚度、尺寸和形狀、生產(chǎn)批量）和主要的失效形式

材質(zhì)比較軟的、工件小、形狀簡(jiǎn)單、生產(chǎn)批量不大的----選擇C素工具鋼和低合金工具鋼。

被加工材料硬度上升、工件尺寸變大、形狀也趨于復(fù)雜批量較大，則可以選取中高合金鋼、HSS或者硬質(zhì)合金。

模具尺寸比較大的盡量選擇淬透性好的且耐磨性好的材料。

例題：沖裁一形狀簡(jiǎn)單的工件，工件直徑10mm，批量1000件，材料08F，厚度1mm，試選擇凸、凹模的材料并確定材料的硬度要求。（見表2-38）

模具其它零件材料的選擇（參考表2-40）

2、冷鐓模具

1）工作條件：

沖頭：沖擊力、摩擦、沖頭可能承受彎曲力（沖頭收到偏心力或者材料端面不平而造成）

凹模：沖擊力、摩擦力、脹力（拉應(yīng)力）2）主要失效形式：

凸模變形（鐓粗、彎曲等）、折斷（彎曲力造成）凹模塌陷、開裂（應(yīng)力集中且韌性不足的表現(xiàn)）局部磨損（材料流動(dòng)產(chǎn)生的劇烈摩擦所造成）3）對(duì)材料的主要性能要求

足夠硬度和抗壓強(qiáng)度、良好的耐磨性能、良好的韌性、一定的抗彎強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。

4）材料選擇

根據(jù)負(fù)荷、批量與工件的尺寸大小。負(fù)荷小、批量小可以選擇普通的碳素工具鋼或者低合金工具鋼

負(fù)荷大、批量大者可以選擇高C中Cr鋼、高速鋼或者硬質(zhì)合金等等。

例題：冷鐓M10螺栓，采用整體模具，試確定凸凹模的材料以及工作硬度。（見表2-41）

3、冷擠壓模具

1）工作條件

模具的表面承受壓力、摩擦力、工作溫度大約可以達(dá)到400℃左右。

2）主要失效形式 變形（強(qiáng)度不足所致）磨損（耐磨性能）

沖頭折斷（沖頭受到偏心負(fù)荷的作用，或者受到彎曲負(fù)荷）3）對(duì)材料的要求

高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、良好的韌性和抗彎強(qiáng)度，此外應(yīng)當(dāng)具備一定的熱硬性。

4）材料選擇

與被擠壓材料和批量有關(guān)

可以選擇碳素工具鋼（T10）、低合金鋼、Cr12型或者Cr12MoV以及高速鋼、降碳高速鋼、基體鋼等

注：高速鋼使用硬度62-64HRC

4、拉深模

1）工作條件

凸模：壓力（但是不大）、摩擦力 凹模：徑向脹力和摩擦力

2）失效形式

磨損（咬合和劃傷，但主要是咬合）

3）對(duì)材料的性能要求

高耐磨性、良好的抗咬合性能（除了材料本身具備之外還可以通過表面處理改善該性能）、較高的強(qiáng)度、硬度、一定的韌性

4）材料選擇

T8A、T10A、CrWMn、Cr5MoV、Cr12、Cr12MoV、7Cr7Mo3V2Si、YG11C（HV1400）、YG15（HV1200）T8A（63HRC）、9Cr2（63HRC）、9Mn2V（62HRC）、Cr5MoV（63HRC）

5、彎曲模

可以使用的模具材料

T8A、T10A、T12（1550）、9Cr2（2056）、9Mn2V（2842）、Cr5MoV（2363）、CrWMn（2419）

6、拉絲模 主要負(fù)荷：摩擦

材料要求：高硬度、耐磨性好（具體看被加工材料、批量）材料主要根據(jù)線徑選取：金剛石、YG類硬質(zhì)合金、或者鋼結(jié)硬質(zhì)合金、以及普通模具鋼，比如T10A、CrWMn、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2等等。在國(guó)外使用比較多的是金剛石、硬質(zhì)合金高速鋼，其中高速鋼的熱處理硬度比國(guó)內(nèi)稍微要高些（國(guó)內(nèi)硬度為58-64HRC，德國(guó)一般采用63-67HRC）。

作業(yè)：如何提高模具壽命？

簡(jiǎn)述磨料磨損和粘著磨損及其機(jī)理。

有一簡(jiǎn)單的小型沖裁件，材料10#鋼，板料厚度2mm，試確定凸凹模的材料、工作硬度，并制定簡(jiǎn)單的制造工藝路線以及鍛造和熱處理規(guī)范。

思考題：失效的類型和分類

§2-5 冷作模具鋼的鍛造及熱處理技術(shù)

一、冷作模具鋼的鍛造

模具用鋼大多為高C、高合金鋼，這些材料存在成分偏析、組織偏析、C化物粗大不均、晶粒粗大等缺陷。那么鍛造的目的就是為了提高材料的均勻性；改善C化物的結(jié)構(gòu)和分布；焊合內(nèi)部缺陷提高材料的致密性；改善材料的流線分布提高材料的承載能力。

模具鋼，特別是高C高合金模具鋼，其塑性一般比較差，材料的變形抗力比較高，鍛造溫度范圍比較窄，并且材料的導(dǎo)熱性能比較差。因此，在鍛造的過程中一定要注意上述因素。比如在加熱的過程中要先緩后急，否則，在材料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力（外壓、內(nèi)拉）；

在鍛造的過程中嚴(yán)格控制鍛造溫度（始鍛和終鍛溫度），以防材料出現(xiàn)過熱、過燒現(xiàn)象；

盡量采用比較大的鍛造比，以焊合內(nèi)部缺陷； 選擇合適的鍛造方法；

注意鍛后冷卻和處理（球化退火或者正火）

二、模具熱處理技術(shù)

模具在制造過程中需要如何進(jìn)行熱處理呢？首先，我們來看一

下冷作模具是如何制造出來的。

1、冷作模具的制造工藝路線

1）一般模具的制造工藝路線

下料----鍛造----鍛后熱處理（球化退火或者正火+球化退火）----粗加工----半精加工----淬火和回火----磨削----鉗工裝配

2）成型磨削或者電加工冷作模具

下料---鍛造----鍛后熱處理----粗加工----半精加工----淬火回火----成型加工（或者電加工）----鉗工裝配

3）復(fù)雜冷作模具

下料----鍛造----鍛后熱處理----粗加工----調(diào)質(zhì)處理----半精加工、精加工----裝配

從上面制造工藝路線中我們已經(jīng)看出，模具在制造過程中主要需要2次熱處理，1次是模具材料在鍛造之后，1次是在模具裝配之前。第1次熱處理主要是為了后期的加工和處理作準(zhǔn)備工作---材料的組織和結(jié)構(gòu)；第2次主要是為了獲得必要的使用性能。應(yīng)該說1次和第2次熱處理對(duì)于模具材料來說同等重要，表面上看，材料的使用性質(zhì)是最后的熱處理過程所賦予的，但是如果沒有前期的處理過程是無法確保材料達(dá)到要求的使用性能。第1次熱處理是球化退火；第2次熱處理包括淬火和回火。此外有些模具材料在使用之前還要進(jìn)行必要的表面處理，但是冷作模具很少。

下面我們就主要來講一下模具的第2次熱處理所包含的內(nèi)容。

2、冷作模具的淬火和回火

在模具處理之前應(yīng)當(dāng)作那些工作呢？ 1）選擇合適的淬火溫度 2）確定加熱、均溫、保溫時(shí)間

3）確定淬火介質(zhì)（空氣、水、油、鹽浴等）4）確定加熱過程中的保護(hù)措施，以防止氧化和脫C。為了防止氧化一般可以采取被動(dòng)保護(hù)和主動(dòng)保護(hù)兩種措施，所謂的被動(dòng)保護(hù)措施是指將氧氣與被處理材料隔絕，我們國(guó)內(nèi)目前采取的基本是這種保護(hù)方式，即將處理材料裝箱，刷上涂料、包裝（不銹鋼箔或者硼酸與玻璃料組成的薄膜etc.）以及鹽浴加熱等。主動(dòng)保護(hù)措施是指將氧氣去掉，比如說通過燃燒。（舉幾個(gè)例子：模具材料在處理時(shí)用瓦楞紙包裝，在加熱的過程中將發(fā)生燃燒氧氣消耗掉。）

3、冷作模具的強(qiáng)韌處理

低淬低回、高淬高回、微細(xì)化處理、等溫淬火和分級(jí)淬火處理etc.具體采用哪種處理方法取決于材料和具體的要求。

1）低淬低回

低淬是指采用比傳統(tǒng)淬火溫度低的溫度進(jìn)行淬火。采用這種方式可以：

提高材料的韌性、沖擊和疲勞抗力，但是硬度略有下降，這樣就可以降低材料脆斷、脆裂的傾向性。

2）高淬高回

高淬高回是為了解決低淬透性材料的淬硬層厚度薄的問題而提出的，當(dāng)然在提高了淬硬層的同時(shí)其它的指標(biāo)也會(huì)有所變化。對(duì)于耐沖擊鋼來說，通過高淬高回可以提高材料的韌性和耐磨性。

3）微細(xì)化處理

微細(xì)化處理的主要目的是提高材料的耐磨性和強(qiáng)韌性。主要有2種方法： a)4步熱處理法

高溫淬火----高溫軟化回火----低溫淬火---低溫回火 其中第2步的作用就是為了得到細(xì)晶組織（回火索氏體）b)循環(huán)超細(xì)處理

將工件加熱到AC1線以上稍微停頓就淬火冷卻，如此反復(fù)2-4次。

4）分級(jí)淬火和等溫淬火

? 分級(jí)淬火

定義：將加熱到奧氏體化溫度的工件淬入溫度在馬氏體轉(zhuǎn)化溫度附近的冷卻介質(zhì)（硝鹽浴）中，停留一段時(shí)間，使零件表面和內(nèi)部溫度趨于一致后取出空冷，以較低的冷卻速度完成馬氏體轉(zhuǎn)變。

Ms+（10-30℃）或者M(jìn)s-（80-100℃）? 等溫淬火

定義：將加熱到奧氏體化溫度的工件淬入溫度稍微高于馬氏體轉(zhuǎn)化溫度的熱浴中停留并完成馬氏體轉(zhuǎn)變。

工藝特點(diǎn)：減小工件在淬火過程中的變形和開裂傾向性，淬火應(yīng)力小。

組織結(jié)構(gòu)：下貝氏體或者下貝氏體+馬氏體 等溫淬火后不需要回火處理。

5）其它方式 噴淋淬火etc

表面強(qiáng)化處理

4、主要冷作模具的熱處理特點(diǎn)

1）冷沖壓模具

薄板：要求具有較高的耐磨性和硬度。從工藝上要保證上述2方 面的要求，同時(shí)材料還應(yīng)當(dāng)具備一定的韌性。

厚板：主要的失效形式是崩刃和斷裂（折斷）。因此材料的熱處 理重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在保證材料的強(qiáng)韌性，并同時(shí)提高材料的耐磨性能。

2）冷鐓模具的特點(diǎn)

材料應(yīng)當(dāng)具備足夠的韌性和強(qiáng)度。

凹模可以采用噴水淬火法，這樣可以使材料的表層具有較高的硬 度，而材料的內(nèi)部具有比較高的韌性，還要采取措施減小淬火應(yīng)力，以提高材料的疲勞強(qiáng)度。

3）冷擠壓模具

材料應(yīng)當(dāng)具有高的耐磨性、硬度、韌性和高溫強(qiáng)度。

4）拉深模具

材料應(yīng)當(dāng)具有較高的耐磨性、硬度和良好的抗咬合能力。

第三章

熱作模具材料

熱作模具：所謂的熱作模具是指用來加工溫度在再結(jié)晶溫度以上的材料使用的模具。我們?cè)谇懊嬷v到模具分類時(shí)，曾經(jīng)講過在熱作模具有加工金屬用的和加工非金屬的，本章主要講加工金屬用的模具材料。

§3-1 熱作模具材料性能要求及成份特點(diǎn)

熱作模具種類比較多，每一類模具的工作狀態(tài)都不完全相同，要分析對(duì)材料的性能要求，必須首先了解模具的工作條件等。

1、分類

1）熱沖切模具（熱切邊、熱沖裁等等）2）熱變形模具（熱鍛模、熱擠壓模具）3）壓鑄模（有色金屬、黑色金屬）

2、工作條件

1）設(shè)備與負(fù)荷

使用的主要設(shè)備有：熱模鍛壓力機(jī)、鍛錘和壓鑄機(jī)等。使用熱模鍛壓力機(jī)的工藝，模具與被加工材料接觸時(shí)間比較長(zhǎng)，模具溫度升高比較大，但是沖擊負(fù)荷比較小。

使用鍛錘的工藝，模具與被加工材料接觸時(shí)間短，模具溫度升高比較小，但是沖擊負(fù)荷比較大。

使用壓鑄機(jī)的工藝：模具與被加工材料接觸時(shí)間長(zhǎng)，模具溫度高，此外模具表面受到高壓、沖刷。

2）被加工材料與負(fù)荷

有色金屬（受熱小、溫度低、磨損和熱疲勞）

黑色金屬（受熱多、溫度高、模具材料容易軟化、磨損和熱疲勞）

3）潤(rùn)滑以及冷卻條件與負(fù)荷

潤(rùn)滑的目的是為了減小材料在成型過程中材料與模具表面的摩擦力；

冷卻則是為了縮短生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間，但是由于溫度波動(dòng)較大，因此容易造成冷熱疲勞。

3、對(duì)熱作模具材料的要求

1）良好的韌性；

2）良好的耐磨性和較高的硬度；（摩擦、氧化、腐蝕、氧化皮

等因素均可造成模具發(fā)生嚴(yán)重磨損）；

3）較高的熱穩(wěn)定性、較高的高溫強(qiáng)度；（在較高溫度下仍然保持常溫力學(xué)性能，否則會(huì)發(fā)生軟化、塑性變形、塌陷等問題）； 4）良好的耐冷熱疲勞性能；（斷裂等）

5）良好的導(dǎo)熱性；（為了維持正常的工作循環(huán)，必須將熱量及時(shí)排出）；

6）高淬透性；（目的是使各處的力學(xué)性能比較均勻、并承受較大的負(fù)荷）

7）良好的工藝性（加工方法和費(fèi)用）； 成份特點(diǎn)：

從性能要求方面來看，熱作模具材料要求具有較高的韌性，因此含C量稍少，熱作模具材料含C量一般在0,4-0,6％之間。減少含C量，可以提高韌性，但同時(shí)硬度會(huì)降低。

含有Cr、Mn、Ni、Si、Mo、W、V等合金元素。這些元素可以明顯提高淬透性、熱硬性、高溫強(qiáng)度、熱疲勞抗力等。

比如：其中的Cr元素可以提高材料的淬透性、耐磨性以及材料的抗氧化能力。此外W和Mo元素可以提高材料的高溫強(qiáng)度和熱疲勞抗力。

§3-2 熱作模具鋼及熱處理

為了便于對(duì)模具材料進(jìn)行系統(tǒng)分析，首先對(duì)熱作模具材料進(jìn)行分類。從實(shí)際生產(chǎn)中來看，絕大部分的熱作模具材料是熱作模具鋼，其他熱作模具材料后面再講。首先來看一下模具鋼的分類。

一、熱作模具鋼的分類

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種分類方法：

1、按照工藝用途來分：

熱模鍛模具鋼、熱擠壓模具鋼、壓鑄模具鋼、熱沖裁模具用鋼。

2、按照工作溫度來分：

低耐熱模具鋼（350-370℃）、中耐熱模具鋼（550-600℃）、高耐熱模具鋼（580-650℃）

3、按照使用性能來分：

高韌性熱作模具鋼、高熱強(qiáng)度熱作模具鋼、高耐磨性熱作模具鋼

4、按照合金元素的含量分： 低合金、中合金、高合金

下面我們就按照工藝用途分類法來介紹各類熱作模具材料的特點(diǎn)以及鍛造和熱處理工藝。

二、熱模鍛模具用鋼及其熱處理

熱模鍛模具是在高溫的條件下，通過沖擊力或者壓力使炙熱的金屬發(fā)生塑性變形而成型的模具。熱模鍛模具主要包括錘鍛模、熱模鍛壓力機(jī)鍛模、熱鐓模、精鍛模和高速錘鍛模等等。

熱鍛模在工作的過程中受到?jīng)_擊力或者壓力的作用，根據(jù)上述情況我們可以將熱鍛模分為2大類，即以受沖擊力為主成型的模具和以受壓力為主成型的模具。第2大類模具的工作情況與熱擠壓類似，因此把它們放在與熱擠壓模具一起討論。我們?cè)诖酥饕懻撘允軟_擊為主的模具材料，即錘鍛模材料。

1、錘鍛模的工作條件

模具在工作的過程中受到的負(fù)荷主要有沖擊負(fù)荷，此外還會(huì)受到比較大的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的作用。由于整個(gè)成型過程是在高溫下進(jìn)行的，因此模具型腔的溫度會(huì)因?yàn)榕c坯料的接觸而快速升高，一般來說模具的溫度可以升高300-400℃，局部溫度可以升高500-600℃，溫度波動(dòng)大約200℃。由于模具溫度升高速度很快，因此在取出鍛件后必須用水、油或者壓縮空氣對(duì)模具進(jìn)行冷卻，以便使工件和模具迅速冷卻下來，以進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。在這個(gè)過程中，由于溫度的變化會(huì)造成模具上應(yīng)力出現(xiàn)變化。此外在成型的過程中，由于材料發(fā)生轉(zhuǎn)移，因此坯料與模具表面之間存在強(qiáng)烈的摩擦。

2、失效形式

1）磨損（粘著、氧化和磨料磨損）2）塑性變形（塌陷）

3）斷裂（脆斷、崩裂、燕尾開裂、表面龜裂）

3、對(duì)錘鍛模材料的主要性能要求

? 在高溫下具有高的強(qiáng)度； ? 良好的沖擊韌性；

? 具有高的耐磨性、較高的硬度； ? 良好的冷熱疲勞性能； ? 良好的導(dǎo)熱性； ? 高的淬透性； ? 良好的抗氧化性 ? 良好的工藝性能。

4、錘鍛模材料的主要鋼種

可以供選擇的錘鍛模材料不是太多，主要有5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi（2713）、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等。

第二篇：鋁型材表面處理

鋁型材表面處理

鋁型材表面處理主要分為：

① 氟碳噴涂、② 粉沫噴涂、③ 陽極氧化（陰極氧化）、④ 電泳、⑤ 電鍍等。

這些表面處理方法間有相同也有不同，相同點(diǎn)就是都是在型材表面增加了保護(hù)膜；不同在于氟碳噴涂、粉沫噴涂是靠靜電加膜于型材表面，所以也稱靜電噴涂；陽極氧化、電泳是通過直流電的正負(fù)極以及形成膜的分子、原子以及離子的正負(fù)相吸移動(dòng)附著于金屬表面而形成的保護(hù)膜；電鍍和陽極氧化、電泳工藝術(shù)有雷同處，所不同的是：被電鍍的可以不是金屬，電鍍液由含有鍍覆金屬（鋅、鉻、鎳等）的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。1，電鍍可以對(duì)五金和塑膠進(jìn)行處理,。2，電泳和陽極只能對(duì)導(dǎo)電物體進(jìn)行處理。3，電鍍和電泳均為對(duì)被處理物體表面增材料，換句話說,就是厚度增加，4，而陽極則為對(duì)物體進(jìn)行去材料處理,也就是陽極后厚度會(huì)減小。

下面就型材表面處理做具體分析

一、氟碳噴涂和粉末噴涂（靜電噴涂）

粉沫噴涂：粉沫噴涂的原料為：聚氨脂、聚氨樹脂、環(huán)氧樹脂、羥基聚脂樹脂以及環(huán)氧／聚酯樹脂，可配制多種顏色。粉沫噴涂的特點(diǎn) ：噴涂設(shè)備有手工的，有自動(dòng)吊掛式、施工簡(jiǎn)單、涂層厚度為30微米以上，抗沖擊，耐磨擦，防腐蝕，耐候性等均好，涂料價(jià)格比氟碳便宜。粉沫噴涂最大弱點(diǎn)是怕太陽紫外線照射，長(zhǎng)期照射會(huì)造成自然退色，鋁板向陽面和非向陽面幾年后色差明顯，一般為2-5年就產(chǎn)生明顯色差。現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)名子叫彩色鋁型材，用于鋁門窗，就是用普通鋁型材粉沫噴涂而成。使鋁門窗顏色品種增加，同時(shí)也增強(qiáng)抗腐蝕能力。

另一種靜電噴涂為液態(tài)噴涂，又稱氟碳噴涂，屬于高檔次噴涂?jī)r(jià)格較高，在國(guó)外早已應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)近二年來才大面積用于鋁板幕墻，由于其優(yōu)異的特點(diǎn)，越來越受到建筑業(yè)及用戶的重視和青睞。氟碳噴涂具有優(yōu)異的抗退色性、抗起霜性、抗大氣污染(酸雨等)的腐蝕性，抗紫外線能力強(qiáng)，抗裂性強(qiáng)以及能夠承受惡劣天氣環(huán)境。是一般涂料所不及的。

氟碳噴涂的設(shè)備及工藝：

氟碳涂料本身性能決定，噴涂設(shè)備必須保證有出色的霧化效果，保證噴涂層的均勻性，氟碳涂料中的金屬微粒的分布，直接影響涂層的外觀效果。涂層均勻，質(zhì)量?jī)?yōu)秀的氟碳涂層具有金屬光澤，顏色鮮明、明顯的立體感。而使用不合適的噴涂設(shè)備的氟碳噴涂層，會(huì)產(chǎn)生顏色不均，表面有陰影或涂層不牢。大大影響了氟碳的裝飾效果，為了達(dá)到好的噴涂效果，均采用高壓靜電電氣噴槍。氟碳噴涂工藝多采用多層噴涂，以充分發(fā)揮Kynar 500金屬漆的耐久性、耐候性的優(yōu)勢(shì)，從鋁材的前表面處理到各噴涂過程都需要嚴(yán)格控制質(zhì)量，最終產(chǎn)品必須達(dá)到美國(guó)建筑制造業(yè)協(xié)會(huì)AAMA-605.02.90標(biāo)準(zhǔn)。

氟碳噴涂工藝流程為：

前處理流程：鋁材的去油去污→水洗→堿洗(脫脂)→水洗→酸洗→水洗→鉻化→水洗→純水洗噴涂流程：噴底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→質(zhì)檢

多層噴涂工藝以三次噴涂(簡(jiǎn)稱三噴)，噴底面漆、面漆及罩光漆和二次噴涂(底漆、面漆)。

1．前處理的目的：在鋁合金型材、板材進(jìn)行噴涂前，工件表面要經(jīng)過去油去污及化學(xué)處理，以產(chǎn)生鉻化膜，增加涂層和金屬表面結(jié)合力和防氧化能力，有利于延長(zhǎng)漆膜的使用年限。

2．底漆涂層：作為封閉底材的底漆涂層，其作用在于提高涂層抗?jié)B透能力，增強(qiáng)對(duì)底材的保護(hù)，穩(wěn)定金屬表面層，加強(qiáng)面漆與金屬表面的附著力，可以保證面漆涂層的顏色均勻性，漆層厚度一般為5-10微米。

3．面漆涂層：面漆涂層是噴涂層關(guān)鍵的一層，在于提供鋁材所需要的裝飾顏色，使鋁材外觀達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且保護(hù)金屬表面不受外界環(huán)境大氣，酸雨，污染的侵蝕，防止紫外線穿透。大大

增強(qiáng)抗老化能力，面漆涂層是噴涂中最厚的一層漆層，漆層厚度一般為23-30微米。

4．罩光漆涂層：罩光漆涂層也稱清漆涂層，主要目的是更有效地增強(qiáng)漆層抗外界侵蝕能力，保護(hù)面漆涂層，增加面漆色彩的金屬光澤，外觀更加顏色鮮明，光彩奪目，涂層厚度一般為5-10微米。三噴涂層總厚度一般為40-60微米，特殊需要的可以加厚。

5．固化處理：三噴涂層一般需要二次固化，鋁材進(jìn)入固化爐處理，固化溫度一般在180℃-250℃之間，固化時(shí)間為15-25分鐘，不同氟碳涂料生產(chǎn)廠家，都會(huì)根據(jù)自己的涂料，提供最佳的溫度和時(shí)間。氯碳噴涂廠(鋦油廠)也有的根據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)把三噴時(shí)的兩次固化改為一次固化。

質(zhì)量檢驗(yàn)：質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)按AAMA-605.02.90標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格的質(zhì)量檢查才能保證高質(zhì)量噴涂產(chǎn)品

二、陽極氧化（陰極氧化）、電泳

電泳法可分為自由電泳（無支持體）及區(qū)帶電泳（有支持體）兩大類。前者包括 Tise-leas式微量電泳、顯微電泳、等電聚焦電泳、等速電泳及密度梯度電泳。區(qū)帶電泳則包括濾紙電泳（常壓及高壓）、薄層電泳（薄膜及薄板）、凝膠電泳（瓊脂、瓊脂糖、淀粉膠、聚丙烯酰胺凝膠）等。電泳是電泳涂料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷之涂料離子移動(dòng)到陰極，并與陰極表面所產(chǎn)生之堿性作用形成不溶解物，沉積于工件表面。

它包括四個(gè)過程：

① 電解（分解）

在陰極反應(yīng)最初為電解反應(yīng)，生成氫氣及氫氧根離子 OH，此反應(yīng)造成陰極面形成一高堿性邊界層，當(dāng)陽離子與氫氧根作用成為不溶于水的物質(zhì)，涂膜沉積，方程式為： H2O→OH+H② 電泳動(dòng)（泳動(dòng)、遷移）

陽離子樹脂及 H+ 在電場(chǎng)作用下，向陰極移動(dòng)，而陰離子向陽極移動(dòng)過程。

③ 電沉積（析出）

在被涂工件表面，陽離子樹脂與陰極表面堿性作用，中和而析出不沉積物，沉積于被涂工件上。④ 電滲（脫水）

涂料固體與工件表面上的涂膜為半透明性的，具有多數(shù)毛細(xì)孔，水被從陰極涂膜中排滲出來，在電場(chǎng)作用下，引起涂膜脫水，而涂膜則吸附于工件表面，而完成整個(gè)電泳過程。

電泳表面處理工藝的特點(diǎn)：

電泳漆膜具有涂層豐滿、均勻、平整、光滑的優(yōu)點(diǎn)，電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐、沖擊性能、滲透性能明顯優(yōu)于其它涂裝工藝。

陽極氧化的原理及相關(guān)知識(shí)

以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中, 利用電解作用, 使其表面形成氧化鋁薄膜的過程, 稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。鋁陽極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過時(shí), 將發(fā)生以下的反應(yīng)：

在陰極上, 按下列反應(yīng)放出 H2：2H + +2e → H2

在陽極上, 4OH – 4e→ 2H2O + O2, 析出的氧不僅是分子態(tài)的氧(O2), 還包括原子氧(O), 以及離子氧(O-2), 通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化, 形成無水的12O3膜： 4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 應(yīng)指出, 生成的氧并不是全部與鋁作用, 一部分以氣態(tài)的形式析出。陽極氧化的種類陽極氧化早就在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。冠以不同名稱的方法繁多, 歸納起來有以下幾種分類方 法： 按電流型式分有：直流電陽極氧化；交流電陽極氧化；以及可縮短達(dá)到要求厚度的生產(chǎn)時(shí)間，膜層既厚又均勻致密, 且抗蝕性顯著提高的脈沖電流陽極氧化。按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽極氧化。按膜層性質(zhì)分有：普通膜、硬質(zhì)膜(厚膜)、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極氧化。直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍, 這是因?yàn)樗哂羞m用于鋁及大部分鋁合金的陽極氧化處理；膜層較厚、硬而耐磨、封孔后可獲得更好的抗蝕性；膜層無色透明、吸附能力強(qiáng)極易著色；處理電壓較低,耗電少；處理過程不必改變電壓周期, 有利于連續(xù)生產(chǎn)和實(shí)踐操作自動(dòng)化；硫酸對(duì)人身的危害較鉻酸小, 貨源廣, 價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。近十年來, 我國(guó)的建筑業(yè)逐步使用鋁門窗及其它裝飾鋁材, 它們的表面處理生產(chǎn)線都是采用這種方法。

三、電鍍工藝:利用電解的方法使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良

好的金屬層的過程叫電鍍。電鍍是一種電化學(xué)過程，也是一種氧化還原過程。電鍍的基本過程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極，金屬板作為陽極，接直流電源后，在零件上沉積出所需的鍍層。陽極分為可溶性陽極和不溶性陽極，大多數(shù)陽極為與鍍層相對(duì)應(yīng)的可溶性陽極，如：鍍鋅為鋅陽極，鍍銀為銀陽極，鍍錫-鉛合金使用錫-鉛合金陽極.但是少數(shù)電鍍由于陽極溶解困難，使用不溶性陽極，如酸性鍍金使用的是多為鉑或鈦陽極.鍍液主鹽離子靠添加配制好的標(biāo)準(zhǔn)含金溶液來補(bǔ)充.鍍鉻陽極使用純鉛，鉛-錫合金，鉛-銻合金等不溶性陽極。

工藝過程

一般包括電鍍前預(yù)處理，電鍍及鍍后處理三個(gè)階段。完整過程：

1、浸酸→全板電鍍五金及裝飾性電鍍工藝程序

銅→圖形轉(zhuǎn)移→酸性除油→二級(jí)逆流漂洗→微蝕→二級(jí) →浸酸→鍍錫→二級(jí)逆流漂洗

2、逆流漂洗→浸酸→圖形電鍍銅→二級(jí)逆流漂洗 →鍍鎳→二級(jí)水洗→浸檸檬酸→鍍金→回收→2-3級(jí)純水洗→烘干工藝要求

① 鍍層與基體金屬、鍍層與鍍層之間，應(yīng)有良好的結(jié)合力。

② 鍍層應(yīng)結(jié)晶細(xì)致、平整、厚度均勻。

③ 鍍層應(yīng)具有規(guī)定的厚度和盡可能少的孔隙。

④ 鍍層應(yīng)具有規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，如光亮度、硬度、導(dǎo)電性等。

⑤ 電鍍時(shí)間及電鍍過程的溫度，決定鍍層厚度的大小。

第三篇：達(dá)克羅表面處理

達(dá)克羅"表面涂層處理技術(shù)是目前世界上最新的金屬表面涂層處理技術(shù)工藝。用一種新工藝在金屬表面涂敷專用混合涂層，可替代傳統(tǒng)工藝的所有前處理工序，金屬防護(hù)水平達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在金屬表面處理工藝中可稱為高效全封閉綠色環(huán)保處理工程。達(dá)克羅是DACROMET的縮寫和譯音。又稱達(dá)克銹、達(dá)克曼、迪克龍、鋅鉻膜。達(dá)克羅技術(shù)是由美國(guó)人發(fā)明，日本人買斷，現(xiàn)被我國(guó)引進(jìn)的專有控制性技術(shù)，整套工藝設(shè)備采用全過程閉路循環(huán)的涂復(fù)方式，革新了電鍍工藝，杜絕了電鍍過程中產(chǎn)生的酸、堿、鋅、鉻及污水、廢氣的排放等污染問題。達(dá)克羅是經(jīng)過脫脂→拋丸→涂復(fù)→固化→冷卻→成品的工藝過程，使用工件形成片狀鋅粉、鋁粉及金屬鉻鹽組成的銀灰色防腐蝕涂層。達(dá)克羅膜層在金屬表面形成的過程中，其揮發(fā)的物質(zhì)幾乎全部是經(jīng)過氣化的水分，且無任何污染和公害在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中，已得到廣泛的應(yīng)用，正逐步替代污染嚴(yán)重的電鍍鋅、電鍍鎘、熱浸鍍鋅、熱噴鋅、機(jī)械鍍鋅、鋅基合金鍍層、氧化、磷化等多種傳統(tǒng)的表面處理工藝，從根本上減少了環(huán)境污染的發(fā)生，并具有其他表面處理所無法比擬的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)從事達(dá)克羅涂覆生產(chǎn)的單位有四十多家，百分之六十的生產(chǎn)線分布在上海及江浙一帶，現(xiàn)在，從設(shè)備到工藝、涂液、以及達(dá)克羅液的生產(chǎn)配方，在市場(chǎng)上均可找到提供的商家，價(jià)格也不高。達(dá)克羅的涂覆生產(chǎn)線，分為連續(xù)式和間斷式二種，早期的達(dá)克羅生產(chǎn)線，因?yàn)槎际且恍┵Y金充足的企業(yè)投資的，所以都采用了連續(xù)式的生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線的設(shè)備投資在一百萬左右，包括前處理設(shè)備：如拋丸機(jī)、清洗機(jī)、浸涂與甩液的機(jī)械手、網(wǎng)帶式燒結(jié)固化爐、化驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備等。在近幾年，隨著達(dá)克羅技術(shù)在中小企業(yè)的推廣使用，出現(xiàn)了一種間斷式的達(dá)克羅生產(chǎn)線，其中使用到的設(shè)備與連續(xù)式的主要區(qū)別在于其用于固化的燒結(jié)爐子采用了箱式的爐子，使設(shè)備的成本降低許多，另外，涂覆上也簡(jiǎn)化了，不再使用機(jī)械手涂覆及甩液，這樣的結(jié)果，使整套市長(zhǎng)的總的投資降到了三十萬左右。

對(duì)于那些動(dòng)手能力強(qiáng)的企業(yè)，還可以利用現(xiàn)有的設(shè)備，進(jìn)行改造，添加一些必要的設(shè)備后組成達(dá)克羅生產(chǎn)線的，這樣做的話，投資還可以大大的降低。

無論采用何種方式，都須滿足達(dá)克羅生產(chǎn)的工藝要求，才能獲得合格的產(chǎn)品。不能因?yàn)橐档蜕a(chǎn)成本，不顧生產(chǎn)工藝的要求，對(duì)設(shè)備亂改一氣。

以上是我根據(jù)多年來的達(dá)克羅生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)達(dá)克羅的一點(diǎn)解釋，歡迎從事這一工作的同道互相探討，如有不當(dāng)，敬請(qǐng)指正。

第四篇：表面處理工藝

表面處理工藝

表面處理工藝大全

表面處理工藝：機(jī)殼漆

機(jī)殼漆金屬感極好，耐醇性佳，可復(fù)涂PU或UV光油。玩具油漆重金屬含量符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。包括CPSC含鉛量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ASTMF 963、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN71、EN1122。表面處理工藝：變色龍

隨不同角度而變化出不同顏色。是一種多角度幻變特殊涂料，使你的商品價(jià)值提高，創(chuàng)造出無懈可擊的超卓外觀效果。表面處理工藝：電鍍銀涂料

電鍍銀漆是一款無毒仿電鍍效果油漆，適用ABS、PC、金屬工件，具有極佳的仿電鍍效果和優(yōu)異的耐醇性。

表面處理工藝：橡膠漆

適用范圍：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。

產(chǎn)品特點(diǎn)：本產(chǎn)品為單組份油漆，質(zhì)感如同軟性橡膠，富有彈性，手感柔和，具有防污、防溶劑等功能。這種油漆干燥后可得涂絲印。重金屬含量符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。包括CPSC含鉛量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ASTMF 963、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN71、EN1122。表面處理工藝：導(dǎo)電漆

適用于各種 PS 及 ABS 塑料制品；導(dǎo)電導(dǎo)磁、對(duì)外界電磁波、磁力線都能起到屏蔽作用；在電氣功能上達(dá)到以塑料代替金屬的目的。電阻值可根據(jù)客人要求調(diào)試。重金屬含量符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，包括 CPSC 含鉛量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) ASTMF-963、歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN71、EN1122。表面處理工藝：UV

高性能UV固化光油

表面處理工藝：珠光粉-ZG001

珠光顏料廣泛應(yīng)用于化妝品、塑料、印刷油墨及汽車涂料等行業(yè)。珠光顏料的主要類型有：天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鉍結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料。表面處理工藝：夜光漆

夜光粉是一種能在黑暗中發(fā)光的粉末添加劑；它可以與任何一種透明涂層或外涂層混和使用，效果更顯著，晚上發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)達(dá)８小時(shí)！激光雕刻

用激光雕刻刀作雕刻，比用普通雕刻刀更方便，更迅速。用普通雕刻刀在堅(jiān)硬的材料上，比如在花岡巖、鋼板上作雕刻，或者是在一些比較柔軟的材料，比如皮革上作雕刻，就比較吃力，刻一幅圖案要花比較長(zhǎng)的時(shí)間。如果使用激光雕刻則不同，因?yàn)樗抢酶吣芰棵芏鹊募す鈱?duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料氣化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種雕刻方法。它根本就沒有和材料接觸，材料硬或者柔軟，并不妨礙 “雕刻” 的速度。所以激光雕刻技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。用這種雕刻刀作雕刻不管在堅(jiān)硬的材料，或者是在柔軟的材料上雕刻，刻劃的速度一樣。倘若與計(jì)算機(jī)相配合，控制激光束移動(dòng)，雕刻工作還可以自動(dòng)化。把要雕刻的圖案放在光電掃描儀上，掃描儀輸出的訊號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，用來控制激光束的動(dòng)作，就可以自動(dòng)地在木板上，玻璃上，皮革上按照我們的圖樣雕刻出來。同時(shí)，聚焦起來的激光束很細(xì)，相當(dāng)于非常靈巧的雕刻刀，雕刻的線條細(xì)，圖案上的細(xì)節(jié)也能夠給雕刻出來。激光雕刻可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。激光雕刻是近年巳發(fā)展至可實(shí)現(xiàn)亞微米雕刻，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。

優(yōu)點(diǎn)：

1、精美、防偽、永久保存、極大提高產(chǎn)品檔次。

表面處理工藝

2、比傳統(tǒng)腐蝕精美，沒有絲印、移印的圖案易被擦掉以至模糊不清的缺點(diǎn)。

3、電腦控制、圖文可隨意改動(dòng)。

4、顯著增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力，速度快接近0%的廢品率。

5、沒有污染、沒有化學(xué)物質(zhì)污染產(chǎn)品表面。

6、加工精度可達(dá)到0.01mm，保證同一批次的加工效果完全一致 水轉(zhuǎn)印工藝簡(jiǎn)介

水轉(zhuǎn)印是一項(xiàng)融合了復(fù)雜的化學(xué)及水壓原理而形成的一種轉(zhuǎn)印技術(shù)。此技術(shù)是針對(duì)一般傳統(tǒng)印刷及熱轉(zhuǎn)印、移印、網(wǎng)印（絲印）表面涂裝所不能克服的復(fù)雜造型及死角問題所研發(fā)出來的一種革命性的轉(zhuǎn)印技術(shù)。

特點(diǎn)：

1、水轉(zhuǎn)印工藝適用于任何素材的復(fù)雜外形及表面（如塑料ABS、PC、PP、尼龍、木材、金屬、玻璃、電木、陶瓷等）

2、水轉(zhuǎn)印工藝防水不輕易褪色，使美觀的外表持久不變。

3、超過數(shù)百種的天然花紋。如木紋、石紋、卡通和各種動(dòng)物圖案。也可以設(shè)計(jì)自己獨(dú)有的花紋。

適用范圍：

1、國(guó)防工業(yè)類：鋼盔、對(duì)講機(jī)、槍柄、望遠(yuǎn)鏡等；

2、電器類：電視機(jī)外殼、遙控器、電話機(jī)、手電筒、電冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、計(jì)算機(jī)、鼠標(biāo)等；

3、汽車類：汽車儀表板、后視鏡、排檔頭、茶杯架、剎車板、輪圈蓋、水箱護(hù)罩等；

4、家俱類：鎖頭、把手、開關(guān)面板、鋼管、沙發(fā)扶手、辦公家俱等；

5、鞋類：鞋根、鞋大底、溜冰鞋、運(yùn)動(dòng)鞋等；

6、運(yùn)動(dòng)器材類：網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、撞球桿、定時(shí)器、釣桿、浮標(biāo)等；

7、文具用品類：訂書機(jī)、筆管、激光指示器、印盒、樂器等；

8、其它類：香水瓶蓋、皮箱、珠寶盒、燈罩、花瓶、化妝盒、口紅盒、照相機(jī)、衛(wèi)浴設(shè)備等

熱轉(zhuǎn)印工藝

熱轉(zhuǎn)印是通過預(yù)熱壓將熱轉(zhuǎn)印花膜圖案轉(zhuǎn)印到工件表面。利用熱轉(zhuǎn)印膜印刷可將柯色圖案一次成圖，無需套色，簡(jiǎn)單的設(shè)備也可印出逼真的圖案，且色彩鮮艷、亮澤、畫面栩栩如生。熱轉(zhuǎn)印工藝極富裝飾價(jià)值，可使產(chǎn)品附加值大增。

★熱轉(zhuǎn)印的產(chǎn)品特點(diǎn)：

① 柯色圖案一次成形，無需套色。② 設(shè)備簡(jiǎn)單，印工精致。③ 附著力強(qiáng)，耐高溫耐磨。④ 色彩鮮艷亮澤，永不褪色。⑤ 符合綠色環(huán)保印刷標(biāo)準(zhǔn)，無環(huán)境污染

★適用底材：

ABS、PS、PVC、AS、PC、PU、PMMA、PET、PP、PE等塑膠之表面，以及金屬、玻璃、木材等材料的涂層面。

★ 熱轉(zhuǎn)印技術(shù)的優(yōu)越性：

圖案印刷精度高--圖案由八色以上大型凹版印刷機(jī)，完成以PET薄膜涂布為基材，采用精細(xì)的專業(yè)銅版，實(shí)現(xiàn)高精細(xì)度的圖形印刷。拉絲工藝

拉絲可根據(jù)裝飾需要，制成直紋、亂紋、螺紋、波紋和旋紋等幾種。

直紋拉絲是指在鋁板表面用機(jī)械磨擦的方法加工出直線紋路。它具有刷除鋁板表面劃痕和裝飾鋁板表面的雙重作用。直紋拉絲有連續(xù)絲紋和斷續(xù)絲紋兩種。連續(xù)絲紋可用百潔布或不銹鋼刷通過對(duì)鋁板表面進(jìn)行連續(xù)水平直線磨擦（如在有靠現(xiàn)裝置的條件下手工技磨或用刨床夾住鋼絲刷在鋁板上磨刷）獲取。改變不銹鋼刷的鋼絲直徑，可獲得不同粗細(xì)的紋路。斷續(xù)絲紋一般在刷光機(jī)或擦紋機(jī)上加工制得。制取原理：采用兩組同向旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)輪，上組為快速旋轉(zhuǎn)的磨輥，下組為慢速轉(zhuǎn)動(dòng)

表面處理工藝 的膠輥，鋁或鋁合金板從兩組輥輪中經(jīng)過，被刷出細(xì)膩的斷續(xù)直紋。亂紋拉絲是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的銅絲刷下，使鋁板前后左右移動(dòng)磨擦所獲得的一種無規(guī)則、無明顯紋路的亞光絲紋。這種加工，對(duì)鋁或鋁合金板的表面要求較高。波紋一般在刷光機(jī)或擦紋機(jī)上制取。利用上組磨輥的軸向運(yùn)動(dòng)，在鋁或鋁合金板表面磨刷，得出波浪式紋路。旋紋也稱旋光，是采用圓柱狀毛氈或研石尼龍輪裝在鉆床上，用煤油調(diào)和拋光油膏，對(duì)鋁或鋁合金板表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋磨所獲取的一種絲紋。它多用于圓形標(biāo)牌和小型裝飾性表盤的裝飾性加工。螺紋是用一臺(tái)在軸上裝有圓形毛氈的小電機(jī)，將其固定在桌面上，與桌子邊沿成60度左右的角度，另外做一個(gè)裝有固定鋁板壓茶的拖板，在拖板上貼一條邊沿齊直的聚酯薄膜用來限制螺紋競(jìng)度。利用毛氈的旋轉(zhuǎn)與拖板的直線移動(dòng)，在鋁板表面旋擦出寬度一致的螺紋紋路。

手機(jī)按鍵表面的金屬拉絲效果，是雷射環(huán)狀拉絲，有專用設(shè)備，原理差不多，更精密。噴砂

一、功能或用途

．工件表面的清理

可用作對(duì)金屬的銹蝕層、熱處理件表面的殘鹽和氧化層、軋制件表面的氧化層、鍛造件表面的氧化層、焊接件表面的氧化層、鑄件表面的型砂及氧化層、機(jī)加件表面的殘留污物和微小毛刺、舊機(jī)件表面等進(jìn)行處理，以去除表面附著層，顯露基體本色 , 表面清理質(zhì)量可達(dá)到 Sa3 級(jí)。．工件表面涂覆前的預(yù)處理

可用作各種電鍍工藝、刷鍍工藝、噴涂工藝和粘接工藝的前處理工序，以獲得活性表面，提高鍍層、涂層和粘接件之間的附著力。．改變工件的物理機(jī)械性能

可以改變工件表面應(yīng)力狀態(tài)，改善配合偶件的潤(rùn)滑條件，降低偶件運(yùn)動(dòng)過程中的噪音。可使工件表面硬化，提高零件的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。．工件表面的光飾加工

可以改變工件表面粗糙度 Ra 值。可以產(chǎn)生亞光或漫反射的工件表面，以達(dá)到光飾加工的目的。

二、主要參數(shù)

影響噴砂加工的主要參數(shù)：磨料種類、磨料粒度、磨液濃度、噴射距離、噴射角度、噴射時(shí)間、壓縮空氣壓力等。

三、環(huán)保特點(diǎn)．極大地改善了粉塵對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)工人健康的危害。．可直接安裝在生產(chǎn)線上，節(jié)省生產(chǎn)面積 , 有利工件周轉(zhuǎn)。．工作方法靈活，工藝參數(shù)可變，能適應(yīng)不同材質(zhì)和不同精度零件的光飾加工要求。．在工作過程中磨料循環(huán)使用，消耗量些 ．主要零部件使用壽命長(zhǎng)，且便于維修。

常用噴砂工藝參數(shù)

獲得表面結(jié)果的三要素：

壓縮空氣對(duì)噴射流的加速作用（噴砂壓力大小的調(diào)節(jié)）P

磨料的類型（S）

噴槍的距離（H）、角度（θ）

1． 壓力大小的調(diào)節(jié)對(duì)表面結(jié)果的影響

在S、H、θ三個(gè)量設(shè)定后，P值越大，噴射流的速度越高，噴砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面由相對(duì)較光滑。

2． 噴槍的距離、角度的變化對(duì)表面結(jié)果的影響

在P、S值設(shè)定后，此項(xiàng)為手工噴砂技術(shù)的關(guān)鍵，噴槍距工件一般為 50-150mm，噴槍距工件越遠(yuǎn)，噴射流的效率越低，工件表面亦越光滑。噴槍與工件的夾角越小，噴射流的效率亦越低，工件表面也越光滑。

表面處理工藝

3． 磨料類型對(duì)表面結(jié)果的影響

磨料按顆粒狀態(tài)分為球形，菱形兩類，噴砂通常采用的金剛砂（白鋼玉、棕剛玉）為菱形磨料。玻璃珠為球形磨料。在P、H、θ三值設(shè)定后，球形磨料噴砂得到的表面結(jié)果較光滑，菱形磨料得到的表面則相對(duì)較粗糙，而同一種磨料又有粗細(xì)之分，國(guó)內(nèi)按篩網(wǎng)數(shù)目劃分磨料的粗細(xì)度，一般稱為多少號(hào)，號(hào)數(shù)越高，顆粒度越小，在P、H、θ值設(shè)定后，同一種磨料噴砂號(hào)數(shù)越高，得到的表面結(jié)果越光滑。

下表為不同材質(zhì)產(chǎn)品為達(dá)到不同的處理目的而通常采用的手段（僅供參考）

第五篇：表面處理工藝

表面處理工藝：機(jī)殼漆

機(jī)殼漆金屬感極好，耐醇性佳，可復(fù)涂PU或UV光油。玩具油漆重金屬含量符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。包括CPSC含鉛量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ASTMF 963、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN71、EN1122。

表面處理工藝：變色龍

隨不同角度而變化出不同顏色。是一種多角度幻變特殊涂料，使你的商品價(jià)值提高，創(chuàng)造出無懈可擊的超卓外觀效果。

表面處理工藝：電鍍銀涂料

電鍍銀漆是一款無毒仿電鍍效果油漆，適用ABS、PC、金屬工件，具有極佳的仿電鍍效果和優(yōu)異的耐醇性。

表面處理工藝：橡膠漆

適用范圍：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。

產(chǎn)品特點(diǎn)：本產(chǎn)品為單組份油漆，質(zhì)感如同軟性橡膠，富有彈性，手感柔和，具有防污、防溶劑等功能。這種油漆干燥后可得涂絲印。重金屬含量符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。包括CPSC含鉛量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ASTMF 963、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN71、EN1122。

表面處理工藝：導(dǎo)電漆

適用于各種 PS 及 ABS 塑料制品；導(dǎo)電導(dǎo)磁、對(duì)外界電磁波、磁力線都能起到屏蔽作用；在電氣功能上達(dá)到以塑料代替金屬的目的。電阻值可根據(jù)客人要求調(diào)試。重金屬含量符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，包括 CPSC 含鉛量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) ASTMF-963、歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN71、EN1122。

表面處理工藝：UV

高性能UV固化光油

表面處理工藝：珠光粉-ZG001

珠光顏料廣泛應(yīng)用于化妝品、塑料、印刷油墨及汽車涂料等行業(yè)。珠光顏料的主要類型有：天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鉍結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料。

表面處理工藝：夜光漆

夜光粉是一種能在黑暗中發(fā)光的粉末添加劑；它可以與任何一種透明涂層或外涂層混和使用，效果更顯著，晚上發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)達(dá)８小時(shí)！

激光雕刻

用激光雕刻刀作雕刻，比用普通雕刻刀更方便，更迅速。用普通雕刻刀在堅(jiān)硬的材料上，比如在花岡巖、鋼板上作雕刻，或者是在一些比較柔軟的材料，比如皮革上作雕刻，就比較吃力，刻一幅圖案要花比較長(zhǎng)的時(shí)間。如果使用激光雕刻則不同，因?yàn)樗抢酶吣芰棵芏鹊募す鈱?duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料氣化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種雕刻方法。它根本就沒有和材料接觸，材料硬或者柔軟，并不妨礙 “雕刻” 的速度。所以激光雕刻技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。用這種雕刻刀作雕刻不管在堅(jiān)硬的材料，或者是在柔軟的材料上雕刻，刻劃的速度一樣。倘若與計(jì)算機(jī)相配合，控制激光束移動(dòng)，雕刻工作還可以自動(dòng)化。把要雕刻的圖案放在光電掃描儀上，掃描儀輸出的訊號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，用來控制激光束的動(dòng)作，就可以自動(dòng)地在木板上，玻璃上，皮革上按照我們的圖樣雕刻出來。同時(shí)，聚焦起來的激光束很細(xì)，相當(dāng)于非常靈巧的雕刻刀，雕刻的線條細(xì)，圖案上的細(xì)節(jié)也能夠給雕刻出來。激光雕刻可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。激光雕刻是近年巳發(fā)展至可實(shí)現(xiàn)亞微米雕刻，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。

優(yōu)點(diǎn)：

1、精美、防偽、永久保存、極大提高產(chǎn)品檔次。

2、比傳統(tǒng)腐蝕精美，沒有絲印、移印的圖案易被擦掉以至模糊不清的缺點(diǎn)。

3、電腦控制、圖文可隨意改動(dòng)。

4、顯著增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力，速度快接近0%的廢品率。

5、沒有污染、沒有化學(xué)物質(zhì)污染產(chǎn)品表面。

6、加工精度可達(dá)到0.01mm，保證同一批次的加工效果完全一致

水轉(zhuǎn)印工藝簡(jiǎn)介

水轉(zhuǎn)印是一項(xiàng)融合了復(fù)雜的化學(xué)及水壓原理而形成的一種轉(zhuǎn)印技術(shù)。此技術(shù)是針對(duì)一般傳統(tǒng)印刷及熱轉(zhuǎn)印、移印、網(wǎng)印（絲印）表面涂裝所不能克服的復(fù)雜造型及死角問題所研發(fā)出來的一種革命性的轉(zhuǎn)印技術(shù)。

特點(diǎn)：

1、水轉(zhuǎn)印工藝適用于任何素材的復(fù)雜外形及表面（如塑料ABS、PC、PP、尼龍、木材、金屬、玻璃、電木、陶瓷等）

2、水轉(zhuǎn)印工藝防水不輕易褪色，使美觀的外表持久不變。

3、超過數(shù)百種的天然花紋。如木紋、石紋、卡通和各種動(dòng)物圖案。也可以設(shè)計(jì)自己獨(dú)有的花紋。

適用范圍：

1、國(guó)防工業(yè)類：鋼盔、對(duì)講機(jī)、槍柄、望遠(yuǎn)鏡等；

2、電器類：電視機(jī)外殼、遙控器、電話機(jī)、手電筒、電冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、計(jì)算機(jī)、鼠標(biāo)等；

3、汽車類：汽車儀表板、后視鏡、排檔頭、茶杯架、剎車板、輪圈蓋、水箱護(hù)罩等；

4、家俱類：鎖頭、把手、開關(guān)面板、鋼管、沙發(fā)扶手、辦公家俱等；

5、鞋類：鞋根、鞋大底、溜冰鞋、運(yùn)動(dòng)鞋等；

6、運(yùn)動(dòng)器材類：網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、撞球桿、定時(shí)器、釣桿、浮標(biāo)等；

7、文具用品類：訂書機(jī)、筆管、激光指示器、印盒、樂器等；

8、其它類：香水瓶蓋、皮箱、珠寶盒、燈罩、花瓶、化妝盒、口紅盒、照相機(jī)、衛(wèi)浴設(shè)備等

熱轉(zhuǎn)印工藝

熱轉(zhuǎn)印是通過預(yù)熱壓將熱轉(zhuǎn)印花膜圖案轉(zhuǎn)印到工件表面。利用熱轉(zhuǎn)印膜印刷可將柯色圖案一次成圖，無需套色，簡(jiǎn)單的設(shè)備也可印出逼真的圖案，且色彩鮮艷、亮澤、畫面栩栩如生。熱轉(zhuǎn)印工藝極富裝飾價(jià)值，可使產(chǎn)品附加值大增。

★熱轉(zhuǎn)印的產(chǎn)品特點(diǎn)：

① 柯色圖案一次成形，無需套色。② 設(shè)備簡(jiǎn)單，印工精致。③ 附著力強(qiáng)，耐高溫耐磨。④ 色彩鮮艷亮澤，永不褪色。⑤ 符合綠色環(huán)保印刷標(biāo)準(zhǔn)，無環(huán)境污染

★適用底材：

ABS、PS、PVC、AS、PC、PU、PMMA、PET、PP、PE等塑膠之表面，以及金屬、玻璃、木材等材料的涂層面。

★ 熱轉(zhuǎn)印技術(shù)的優(yōu)越性：

圖案印刷精度高--圖案由八色以上大型凹版印刷機(jī)，完成以PET薄膜涂布為基材，采用精細(xì)的專業(yè)銅版，實(shí)現(xiàn)高精細(xì)度的圖形印刷。

拉絲工藝

拉絲可根據(jù)裝飾需要，制成直紋、亂紋、螺紋、波紋和旋紋等幾種。

直紋拉絲是指在鋁板表面用機(jī)械磨擦的方法加工出直線紋路。它具有刷除鋁板表面劃痕和裝飾鋁板表面的雙重作用。直紋拉絲有連續(xù)絲紋和斷續(xù)絲紋兩種。連續(xù)絲紋可用百潔布或不銹鋼刷通過對(duì)鋁板表面進(jìn)行連續(xù)水平直線磨擦（如在有靠現(xiàn)裝置的條件下手工技磨或用刨床夾住鋼絲刷在鋁板上磨刷）獲取。改變不銹鋼刷的鋼絲直徑，可獲得不同粗細(xì)的紋路。斷續(xù)絲紋一般在刷光機(jī)或擦紋機(jī)上加工制得。制取原理：采用兩組同向旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)輪，上組為快速旋轉(zhuǎn)的磨輥，下組為慢速轉(zhuǎn)動(dòng)的膠輥，鋁或鋁合金板從兩組輥輪中經(jīng)過，被刷出細(xì)膩的斷續(xù)直紋。亂紋拉絲是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的銅絲刷下，使鋁板前后左右移動(dòng)磨擦所獲得的一種無規(guī)則、無明顯紋路的亞光絲紋。這種加工，對(duì)鋁或鋁合金板的表面要求較高。波紋一般在刷光機(jī)或擦紋機(jī)上制取。利用上組磨輥的軸向運(yùn)動(dòng)，在鋁或鋁合金板表面磨刷，得出波浪式紋路。旋紋也稱旋光，是采用圓柱狀毛氈或研石尼龍輪裝在鉆床上，用煤油調(diào)和拋光油膏，對(duì)鋁或鋁合金板表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋磨所獲取的一種絲紋。它多用于圓形標(biāo)牌和小型裝飾性表盤的裝飾性加工。螺紋是用一臺(tái)在軸上裝有圓形毛氈的小電機(jī)，將其固定在桌面上，與桌子邊沿成60度左右的角度，另外做一個(gè)裝有固定鋁板壓茶的拖板，在拖板上貼一條邊沿齊直的聚酯薄膜用來限制螺紋競(jìng)度。利用毛氈的旋轉(zhuǎn)與拖板的直線移動(dòng)，在鋁板表面旋擦出寬度一致的螺紋紋路。

手機(jī)按鍵表面的金屬拉絲效果，是雷射環(huán)狀拉絲，有專用設(shè)備，原理差不多，更精密。噴砂

一、功能或用途

．工件表面的清理

可用作對(duì)金屬的銹蝕層、熱處理件表面的殘鹽和氧化層、軋制件表面的氧化層、鍛造件表面的氧化層、焊接件表面的氧化層、鑄件表面的型砂及氧化層、機(jī)加件表面的殘留污物和微小毛刺、舊機(jī)件表面等進(jìn)行處理，以去除表面附著層，顯露基體本色 , 表面清理質(zhì)量可達(dá)到 Sa3 級(jí)。．工件表面涂覆前的預(yù)處理

可用作各種電鍍工藝、刷鍍工藝、噴涂工藝和粘接工藝的前處理工序，以獲得活性表面，提高鍍層、涂層和粘接件之間的附著力。．改變工件的物理機(jī)械性能

可以改變工件表面應(yīng)力狀態(tài)，改善配合偶件的潤(rùn)滑條件，降低偶件運(yùn)動(dòng)過程中的噪音。可使工件表面硬化，提高零件的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。．工件表面的光飾加工

可以改變工件表面粗糙度 Ra 值。可以產(chǎn)生亞光或漫反射的工件表面，以達(dá)到光飾加工的目的。

二、主要參數(shù)

影響噴砂加工的主要參數(shù)：磨料種類、磨料粒度、磨液濃度、噴射距離、噴射角度、噴射時(shí)間、壓縮空氣壓力等。

三、環(huán)保特點(diǎn)．極大地改善了粉塵對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)工人健康的危害。．可直接安裝在生產(chǎn)線上，節(jié)省生產(chǎn)面積 , 有利工件周轉(zhuǎn)。．工作方法靈活，工藝參數(shù)可變，能適應(yīng)不同材質(zhì)和不同精度零件的光飾加工要求。．在工作過程中磨料循環(huán)使用，消耗量些

．主要零部件使用壽命長(zhǎng)，且便于維修。

常用噴砂工藝參數(shù)

獲得表面結(jié)果的三要素：

壓縮空氣對(duì)噴射流的加速作用（噴砂壓力大小的調(diào)節(jié)）P

磨料的類型（S）

噴槍的距離（H）、角度（θ）

1． 壓力大小的調(diào)節(jié)對(duì)表面結(jié)果的影響

在S、H、θ三個(gè)量設(shè)定后，P值越大，噴射流的速度越高，噴砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面由相對(duì)較光滑。

2． 噴槍的距離、角度的變化對(duì)表面結(jié)果的影響

在P、S值設(shè)定后，此項(xiàng)為手工噴砂技術(shù)的關(guān)鍵，噴槍距工件一般為 50-150mm，噴槍距工件越遠(yuǎn)，噴射流的效率越低，工件表面亦越光滑。噴槍與工件的夾角越小，噴射流的效率亦越低，工件表面也越光滑。

3． 磨料類型對(duì)表面結(jié)果的影響 磨料按顆粒狀態(tài)分為球形，菱形兩類，噴砂通常采用的金剛砂（白鋼玉、棕剛玉）為菱形磨料。玻璃珠為球形磨料。在P、H、θ三值設(shè)定后，球形磨料噴砂得到的表面結(jié)果較光滑，菱形磨料得到的表面則相對(duì)較粗糙，而同一種磨料又有粗細(xì)之分，國(guó)內(nèi)按篩網(wǎng)數(shù)目劃分磨料的粗細(xì)度，一般稱為多少號(hào)，號(hào)數(shù)越高，顆粒度越小，在P、H、θ值設(shè)定后，同一種磨料噴砂號(hào)數(shù)越高，得到的表面結(jié)果越光滑。

下表為不同材質(zhì)產(chǎn)品為達(dá)到不同的處理目的而通常采用的手段（僅供參考）