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一.模具滿足工作條件要求
1.耐磨性
坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效，所以，材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關。
2.強韌性
模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。
模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。
3.疲勞斷裂性能
模具工作過程中，在循環(huán)應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂，其形式有：小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂、接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂等。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4.高溫性能
當模具的工作溫度較高時，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效，因此，模具材料應具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。
5.耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6.耐蝕性
有些模具如塑料模具，在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCl、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
二.模具滿足工藝性能要求
模具的制造，一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
1.可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
2.退火工藝性
球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。
3.切削加工性
切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。
4.氧化、脫碳敏感性
高溫加熱時抗氧化性能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。
5.淬硬性
淬火后具有均勻而高的表面硬度。
6.淬透性
淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。
7.淬火變形開裂傾向
常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。
8.可磨削性
砂輪相對損耗小，無燒傷，極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。
三.模具滿足經(jīng)濟性要求
在給模具選材時，必須考慮經(jīng)濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進口材料。另外，在選材時，還應考慮市場的生產(chǎn)和供應情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買。
1.汽車沖壓模具材料的選用
由于模具中各種零部件的功能不同，所以對其材料的要求和選用的原則也不同。因此，合理選用模具材料，也是沖模設計中一項十分重要的工作，它不僅與制件的成本有關，而且會嚴重影響生產(chǎn)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的需求日益增長，其中，影響生產(chǎn)的最大因素是如何選用沖模材料。
雖然，模具的工作零件所用材料應比其他零件所用材料要好，一般說來，視其模具的使用條件以及要求不同而異，主要有如下四種：
(1)對于形狀簡單、沖壓件尺寸不大的模具工作零件，常用碳素工具鋼，如T8A、T10A等。
(2)對于形狀復雜、沖壓件尺寸較大的模具工作零件，常用合金工具鋼或高速工具鋼，如Cr12、CrWMn、Cr12MoV、W18Cr4V、W6MoSCr4V2等。
(3)對于沖壓件精度或模具壽命要求比較高的模具工作零件，常用硬質(zhì)合金或鋼結(jié)硬質(zhì)合金，如YG15、YG20、GW50等。
(4)對于大型模具（如汽車覆蓋件沖模）的工作零件，常用普通鑄鐵或者鑄造碳鋼，且有的還在刃口部位加以堆焊強化，如灰鑄鐵HT250、鑄鋼2G270-500等。
在模具零件材料選用中，除了工作零件選用最為重要外，較為突出的是導柱、導套零件，一般選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的低碳鋼滲碳淬火或選用軸承鋼。
必須指出，模具工作零件的材料選用是最為重要和嚴格的，還包括對其熱處理工藝的要求必須合理。除上述零件之外的其他模具零件，選擇用碳素結(jié)構(gòu)鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的中碳鋼就可以了。
2.大型拉深件、汽車覆蓋件的拉深模具材料
可以選用合金鑄鐵或高強度球墨鑄鐵。球墨鑄鐵能夠浸入潤滑油，組織中的石墨具有自潤滑作用，能有效地減輕拉深中的摩擦，而且成本較低、容易加工。
高強度球墨鑄鐵可以采用雙介質(zhì)延遲冷卻馬氏體等溫淬火，以獲得較高的強度和韌性，硬度為55-58HRC。具體工藝是：先將模具緩慢預熱后再加熱至880-900℃，保溫后先空氣預冷，然后鹽水淬冷至550℃左右即轉(zhuǎn)入油冷，當模溫降至250℃左右，放入180-200℃的熱油中等溫保持2-3小時，再將油溫降至170℃左右等溫5-7小時，最后轉(zhuǎn)入空冷。
球墨鑄鐵經(jīng)過合金化、熱處理和表面處理，完全能夠用作汽車覆蓋件拉伸模具。 |
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