模具材料及强化技术其它模具材料课件.pptx

主要内容主要内容6.1 6.1 玻璃模具材料玻璃模具材料玻璃模具材料玻璃模具材料6.2 6.2 陶瓷模具材料陶瓷模具材料陶瓷模具材料陶瓷模具材料1. 1. 玻璃材料的种类玻璃材料的种类玻璃材料的种类玻璃材料的种类表表表表6-1 6-1 玻璃的化学组成玻璃的化学组成玻璃的化学组成玻璃的化学组成6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品2玻璃的黏度、硬度和热导率玻璃的黏度、硬度和热导率玻璃的黏度、硬度和热导率玻璃的黏度、硬度和热导率，与玻璃模具材料的选用玻璃模具材料的选用玻璃模具材料的选用玻璃模具材料的选用有很大关系uu玻玻玻玻璃璃璃璃黏黏黏黏度度度度随温度变化的快慢，是玻璃制品生产的一个重要指标，黏度高的玻璃必须选择较高的浇注温度，要求玻玻玻玻璃璃璃璃模模模模具具具具具具具具有有有有较较较较高的高温强度和热导率高的高温强度和热导率高的高温强度和热导率高的高温强度和热导率uu玻玻玻玻璃璃璃璃硬硬硬硬度度度度：取决于化学成分，各种组分对其提高程度的排序大致为：SiO2 > B2O3 > （MgO、ZnO、BeO） > Al2O3 > Fe2O3 > K2O > Na2O > PbO不同玻璃的不同玻璃的不同玻璃的不同玻璃的莫氏硬度在莫氏硬度在莫氏硬度在莫氏硬度在5~75~7之间，玻璃的硬度越高，对模具的损伤越之间，玻璃的硬度越高，对模具的损伤越之间，玻璃的硬度越高，对模具的损伤越之间，玻璃的硬度越高，对模具的损伤越大大大大uu玻璃比热容、导热率玻璃比热容、导热率玻璃比热容、导热率玻璃比热容、导热率：：：：随温度随温度随温度随温度↑↑↑↑而而而而↑↑↑↑1. 1. 玻璃材料的种类玻璃材料的种类玻璃材料的种类玻璃材料的种类6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品3u玻璃制品类类类类型型型型：：：：传统的玻璃瓶、平板玻璃、建筑玻璃、医用玻璃、照明玻璃、光学玻璃，以及光纤、光导玻璃、电子玻璃等为代表的新型玻璃。

u玻璃制品的制造工艺制造工艺制造工艺制造工艺：玻璃原料的熔制→熔熔态玻璃液的成形l l玻玻玻玻璃璃璃璃成成成成形形形形：指将熔融态玻璃转变成为具有固固定定几几何何形形状状的玻璃制品的过程l l主要成形方法主要成形方法主要成形方法主要成形方法：吹制法（空心玻璃制品）压制法（玻璃容器）浇注法（光学玻璃）浮法（平板玻璃）2. 2. 玻璃制品的类型和制造工艺玻璃制品的类型和制造工艺玻璃制品的类型和制造工艺玻璃制品的类型和制造工艺6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品4uu吹吹吹吹制制制制成成成成形形形形、、、、压压压压制制制制成成成成形形形形：熔融态玻璃通过模具材料的热交换过程，在热辐射、热传导方式下凝固成模具内腔形状由于玻璃的热导率比金属模具材料小得多，因而> >300℃300℃主要是热辐射主要是热辐射主要是热辐射主要是热辐射uu玻玻玻玻璃璃璃璃液液液液的的的的浇浇浇浇注注注注温温温温度度度度越越越越高高高高，，，，模模模模具具具具的的的的热热热热导导导导率率率率越越越越小小小小 →→→→ 模具型腔表面的温度越高 → → → → 玻璃制品易粘附在模腔上而不不不不易易易易脱脱脱脱模模模模，也易产生变变变变形形形形。

相反，模模模模具具具具温温温温度度度度过过过过低低低低，玻玻玻玻璃璃璃璃制制制制品品品品表表表表面面面面易出现波波波波纹纹纹纹印印印印痕痕痕痕，制品结结结结合合合合处处处处易发生爆裂爆裂爆裂爆裂2. 2. 玻璃制品的类型和制造工艺玻璃制品的类型和制造工艺玻璃制品的类型和制造工艺玻璃制品的类型和制造工艺6.1.1 玻璃材料及其制品玻璃材料及其制品5u玻璃制品成成成成形形形形过过过过程程程程多多多多数数数数属属属属间间间间歇歇歇歇性性性性作作作作业业业业，熔融态玻璃向模模模模具具具具型型型型腔腔腔腔表表表表面面面面周期性放热，使其温温温温度度度度波波波波动动动动非非非非常常常常显显显显著著著著，而模模模模具具具具外外外外表表表表面面面面近乎均匀散热冷却，温温温温度度度度波波波波动动动动相相相相对对对对较较较较小小小小，从而导致模模模模具具具具型型型型腔腔腔腔表表表表面面面面反反反反复复复复出出出出现现现现压应力和拉应力压应力和拉应力压应力和拉应力压应力和拉应力，促使冷热疲劳裂纹冷热疲劳裂纹（龟裂龟裂）的形成u玻璃模具与高温黏滞玻璃相接触，会发生磨损磨损磨损磨损和腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀1. 1. 工作条件工作条件工作条件工作条件2. 2. 失效形式失效形式失效形式失效形式塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形 磨损磨损磨损磨损 冷热疲劳冷热疲劳冷热疲劳冷热疲劳开裂开裂开裂开裂 腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀 氧氧氧氧化（起皮、剥落、麻点）化（起皮、剥落、麻点）化（起皮、剥落、麻点）化（起皮、剥落、麻点）…………6.1.2 玻璃模具的工作条件玻璃模具的工作条件、失效形式、失效形式66.1.3 玻璃模具材料的性能要求玻璃模具材料的性能要求7u由于玻璃种类繁多，不同玻璃制品的质量要求各不相同，模具结构、外部冷却条件、润滑状况和作业周期等也不相同，因此，需根据实际的生产条件选择具有相应性质的模具材料。

u玻璃模具材料玻璃模具材料：以铸铁为主铸铁为主，其次为耐热钢耐热钢6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料8①①①①白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁：C全部或大部分以化合态化合态化合态化合态FeFe3 3C C存在，断口呈白亮色白亮色白亮色白亮色②②②②灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁：C全部或大部分以游态态片状游态态片状游态态片状游态态片状石墨石墨石墨石墨存在，断口呈灰色灰色灰色灰色③③③③可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁：C全部或大部分以团絮状团絮状团絮状团絮状石墨石墨石墨石墨存在，具有好的韧性、塑性韧性、塑性韧性、塑性韧性、塑性④④④④球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁：C全部或大部分以球形球形球形球形石墨石墨石墨石墨存在⑤⑤⑤⑤蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁： C全部或大部分以蠕虫状蠕虫状蠕虫状蠕虫状石墨石墨石墨石墨存在⑥⑥⑥⑥麻口铸铁麻口铸铁麻口铸铁麻口铸铁：灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁+ +白口铸铁的混合组织白口铸铁的混合组织白口铸铁的混合组织白口铸铁的混合组织⑦⑦⑦⑦冷硬铸铁冷硬铸铁冷硬铸铁冷硬铸铁：表面一定深度是全白口铸铁组织，心部是灰口铸铁组织6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料9(1) (1) 根据根据根据根据C C存在存在存在存在形式及形态形式及形态形式及形态形式及形态铸铁铸铁铸铁铸铁材料的分类材料的分类材料的分类材料的分类1. 1. 铸铁材料铸铁材料铸铁材料铸铁材料表表表表6-2 6-2 玻璃模具常用铸铁材料的玻璃模具常用铸铁材料的玻璃模具常用铸铁材料的玻璃模具常用铸铁材料的成分（成分（成分（成分（wt%wt%））））铸铁类型铸铁类型C总总Si总总MnNiMoTiVAlPS铁素体铸铁铁素体铸铁3.4~3.7 1.8~2.2 0.55~0.850.120.07Ni-Mo合金铸铁合金铸铁3.5~3.6 2.0~2.2 0.60~0.750.2~0.30.4~0.50.050.04Mo-V/Ti合金铸铁合金铸铁 3.4~3.7 1.8~2.2 0.55~0.850.30~0.45 0.2~0.3 0.1~0.20.120.07高铝铸铁高铝铸铁3.0~3.80.70.2~0.42~30.120.07球墨铸铁球墨铸铁3.6~3.8 2.6~2.80.10.015 0.0151. 1. 铸铁材料铸铁材料铸铁材料铸铁材料6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料10(2) (2) 玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料1) 1) 化学成分化学成分化学成分化学成分1. 1. 铸铁材料铸铁材料铸铁材料铸铁材料6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料11(2) (2) 玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料2) 2) 合金元素的主要作用合金元素的主要作用合金元素的主要作用合金元素的主要作用①①①①石石石石墨墨墨墨：形态、含量对铸铁耐热性产生决定性影响。

片片片片状状状状石石石石墨墨墨墨氧氧氧氧化化化化、、、、抗抗抗抗生生生生长长长长能能能能力力力力差差差差；；；；球球球球状状状状石石石石墨墨墨墨热热热热导导导导率率率率低低低低；；；；蠕蠕蠕蠕虫虫虫虫状状状状石石石石墨墨墨墨性性性性能能能能介介介介于于于于两两两两者者者者之之之之间间间间，，，，综合性能最好综合性能最好综合性能最好综合性能最好——蠕墨铸铁是较理想的玻璃模具材料蠕墨铸铁是较理想的玻璃模具材料蠕墨铸铁是较理想的玻璃模具材料蠕墨铸铁是较理想的玻璃模具材料②②②②SiSi：对铸铁性能影响仅次于C，起石墨化的作用，也利于铁素体形成③③③③MnMn：碳化物形成元素，有利于↑↑↑↑模具耐热性耐热性耐热性耐热性④④④④P P：≤0.15%时，对铸铁性能无害；但含量较高时使其脆性显著↑↑↑↑⑤⑤⑤⑤CuCu、、、、CrCr、、、、SnSn：促进珠光体形成，↑↑↑↑铸铁的硬度和耐磨性，从而↑↑↑↑模具抗倒棱、抗擦伤、抗磨损能力抗倒棱、抗擦伤、抗磨损能力抗倒棱、抗擦伤、抗磨损能力抗倒棱、抗擦伤、抗磨损能力⑥⑥⑥⑥SiSi、、、、AlAl：形成致密的表面SiO2和Al2O3氧化膜，↑↑↑↑模具高温抗氧化性高温抗氧化性高温抗氧化性高温抗氧化性。

铸铁种类铸铁种类铸铁种类铸铁种类布氏硬布氏硬布氏硬布氏硬度度度度/HBS/HBS抗拉强抗拉强抗拉强抗拉强度度度度/MPa/MPa抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度/MPa/MPa热导率热导率热导率热导率/W.m/W.m-1-1.K.K-1-1热膨胀系数热膨胀系数热膨胀系数热膨胀系数/×10/×10-6-6/K/K特点特点特点特点应用应用应用应用铁素体铸铁铁素体铸铁130~155 100~1500.148~0.00112价格低廉；切削加工性能好制作口模Ni-Mo合金合金铸铁铸铁140~160 200~220 500~800 0.148~0.00112抗热冲击、抗热裂性好；变形温度高制作压吹模Mo-V/Ti合合金铸铁金铸铁150~170 220~260 600~18000.148~0.00112抗热冲击、抗热裂、吸热性好；变形温度高高铝铸铁高铝铸铁180~200 320~360<0.000112抗热冲击性能好，抗拉强度高；使用寿命长球墨铸铁球墨铸铁160~180 420~4500.083~0.000112抗拉强度高；导热性较差适合小批量生产表表表表6-3 6-3 玻璃模具常用铸铁的性能、特点与应用玻璃模具常用铸铁的性能、特点与应用玻璃模具常用铸铁的性能、特点与应用玻璃模具常用铸铁的性能、特点与应用6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料12(2) (2) 玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料1. 1. 铸铁材料铸铁材料铸铁材料铸铁材料3) 3) 特点与应用特点与应用特点与应用特点与应用使组织性能均匀化，并降低残余内应力使组织性能均匀化，并降低残余内应力使组织性能均匀化，并降低残余内应力使组织性能均匀化，并降低残余内应力①①普通灰铸铁、球墨铸铁的时效工艺普通灰铸铁、球墨铸铁的时效工艺6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料13(2) (2) 玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料1. 1. 铸铁材料铸铁材料铸铁材料铸铁材料4) 4) 热处理热处理热处理热处理u加热温度、保温时间：一般550~600℃、 2~8hu加热升温速度：一般60~120℃/hu冷却速度：一一般般以以30~60℃/h缓缓冷冷，，避避免免在在350~450℃℃弹弹塑塑性性温温度区间因冷却不均匀产生残余度区间因冷却不均匀产生残余内应力内应力u加热温度、保温时间：一般760~780℃、8h u加热升温速度：120℃/hu冷却速度：50℃/h，冷却至250℃后空冷③③含稀土元素铸铁的时效退火工艺含稀土元素铸铁的时效退火工艺u正火加热温度、保温时间：750~800℃、40~60min，空冷，↑↑↑↑强强强强度和耐磨性度和耐磨性度和耐磨性度和耐磨性 u回火加热温度、保温时间：550~600℃、2~4h，空冷，↓↓↓↓内应力内应力内应力内应力 6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料14(2) (2) 玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料玻璃模具常用铸铁材料1. 1. 铸铁材料铸铁材料铸铁材料铸铁材料4) 4) 热处理热处理热处理热处理②②球墨铸铁的正火、回火工艺球墨铸铁的正火、回火工艺6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料152. 2. 耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢①①①①耐蚀耐蚀耐蚀耐蚀马氏体不锈钢马氏体不锈钢马氏体不锈钢马氏体不锈钢：1Cr13、3Cr13、4Cr13、4Cr13Ni、Cr17Ni2等②②②②热作模具钢热作模具钢热作模具钢热作模具钢：3Cr2W8V、3Cr3Mo3V、3Cr3Mo3Co3V等uu玻玻玻玻璃璃璃璃模模模模具具具具一一一一般般般般为为为为铸铸铸铸钢钢钢钢。

但合金元素含量高时，铸钢中易产生枝晶偏析，组织均匀性差，有残余内应力uu铸铸铸铸钢钢钢钢热热热热处处处处理理理理温温温温度度度度一一一一般般般般比比比比相相相相同同同同成成成成分分分分锻锻锻锻件件件件高高高高~20℃~20℃，，，，且且且且保保保保温温温温时时时时间间间间需需需需适当延长适当延长适当延长适当延长1) (1) 种种种种类类类类常用热处理工艺常用热处理工艺常用热处理工艺常用热处理工艺：退火退火退火退火→调质处理调质处理调质处理调质处理（油淬或空淬，600~800℃回火、空冷） 避免回火脆性避免回火脆性避免回火脆性避免回火脆性6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料162. 2. 耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢(2) (2) 热处理热处理热处理热处理1) 1) 铸造耐蚀马氏体不锈钢铸造耐蚀马氏体不锈钢铸造耐蚀马氏体不锈钢铸造耐蚀马氏体不锈钢钢号钢号退火温度退火温度/℃℃淬火温度淬火温度/℃℃回火温度回火温度/℃℃ 硬度硬度/HRC抗拉强度抗拉强度/MPaZGCr13845~900925~1010590~76030~18690~930ZG4Cr13840~900980~1010650~76028~32760~960表表表表6-4 6-4 玻璃模具用铸态马氏体不锈钢的热处理工艺规范玻璃模具用铸态马氏体不锈钢的热处理工艺规范玻璃模具用铸态马氏体不锈钢的热处理工艺规范玻璃模具用铸态马氏体不锈钢的热处理工艺规范钢号钢号退火温度退火温度/℃℃淬火温度淬火温度/℃℃回火温度回火温度/℃℃硬度硬度/HRCZG3Cr2W8V840~8601050~1150550~65052~48ZGW18Cr4V930~9501180~122055058表表表表6-5 6-5 玻璃模具用铸态热作模具钢的热处理工艺规范玻璃模具用铸态热作模具钢的热处理工艺规范玻璃模具用铸态热作模具钢的热处理工艺规范玻璃模具用铸态热作模具钢的热处理工艺规范6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料176.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料172. 2. 耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢(2) (2) 热处理热处理热处理热处理1) 1) 铸造耐蚀马氏体不锈钢铸造耐蚀马氏体不锈钢铸造耐蚀马氏体不锈钢铸造耐蚀马氏体不锈钢uu热热热热处处处处理理理理规规规规范范范范与与与与同同同同成成成成分分分分的的的的锻锻锻锻件件件件相相相相似似似似，一般采用预备热处理（退火）和最终热处理（淬火+回火）。

l铸造后应立即退火，消除铸造内应力，避免开裂l回火2~4次，每次回火时保温>1.5h，↓↓↓↓或消除淬火应力并完成残余奥氏体A'转变uu目目目目的的的的：获得组织致密、表面光滑、与基体结合强度高的喷焊层，喷焊层厚度可根据实际要求在0.2~3mm范围内调整——几几几几乎乎乎乎适适适适用用用用所有玻璃模具材料所有玻璃模具材料所有玻璃模具材料所有玻璃模具材料uu热喷热喷热喷热喷焊工艺焊工艺焊工艺焊工艺（采用NiCr-12自熔合金粉末作喷焊材料）l lNiCr-12NiCr-12自自自自 熔熔熔熔 合合合合 金金金金 粉粉粉粉 末末末末成分：0.15%C、10%Cr、2.5%B、3.5%Si、≤12%Fe，余量Nil l喷喷喷喷焊焊焊焊工工工工艺艺艺艺：模具表面预处理（去除油污、铁锈）→200~250℃预热→喷敷→重熔→冷却l l喷喷喷喷焊焊焊焊层层层层特特特特点点点点：含有Ni2B、Ni3B、CrB等化合物，且这些化合物高温下聚集长大速度很慢——高高高高温温温温抗抗抗抗氧氧氧氧化化化化性性性性和和和和耐耐耐耐磨磨磨磨性性性性好好好好，，，，适适适适合合合合在在在在800℃800℃高高高高温下长期稳定工作温下长期稳定工作温下长期稳定工作温下长期稳定工作。

6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料183. 3. 玻璃模具的表面强化处理技术玻璃模具的表面强化处理技术玻璃模具的表面强化处理技术玻璃模具的表面强化处理技术(1) (1) 热喷焊热喷焊热喷焊热喷焊uu激激激激光光光光合合合合金金金金化化化化处处处处理理理理：以激光作热源，在模具表面上涂覆合金粉末，然后进行表面合金化的强化技术u铸铁玻璃模具的激光合金化处理工艺：激光合金化处理工艺：激光合金化处理工艺：激光合金化处理工艺：lNi-Cr-B-Si合金合金粉末的成分粉末的成分： 0.003~0.006%C、0.11~0.15%Cr、0.02~0.03%B、0.02~0.03%Si、≤0.17% Fe ，余量Nil处理工艺处理工艺：输出功率1200~1400W光斑直径3mm扫描速度100~130mm/min氩气保护6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料193. 3. 玻璃模具的表面强化处理技术玻璃模具的表面强化处理技术玻璃模具的表面强化处理技术玻璃模具的表面强化处理技术(2) (2) 铸铁玻璃模具的激光合金化处理铸铁玻璃模具的激光合金化处理铸铁玻璃模具的激光合金化处理铸铁玻璃模具的激光合金化处理6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料204. 4. 应用实例应用实例应用实例应用实例(1) (1) 显像管玻壳模具显像管玻壳模具显像管玻壳模具显像管玻壳模具uu工工工工况况况况条条条条件件件件：玻璃熔体入模温度~1060℃、压制后玻壳温度~800℃，模具内表面温度600~700℃。

uu失效形式失效形式失效形式失效形式：热疲劳、腐蚀（因玻壳中含Si、Al、Li、Na及F等元素）uu常用玻壳模具材料：常用玻壳模具材料：常用玻壳模具材料：常用玻壳模具材料：ZG4Cr13Ni马氏体不锈钢表表表表6-6 6-6 玻壳模具玻壳模具玻壳模具玻壳模具ZG4Cr13NiZG4Cr13Ni钢的化学成分钢的化学成分钢的化学成分钢的化学成分元素符号元素符号CSiMnCrNiSP质量分数质量分数/%0.35~0.45≤1.0≤1.012~140.6~1.5≤0.03≤0.035uu模具型腔镀铬处理模具型腔镀铬处理模具型腔镀铬处理模具型腔镀铬处理l镀铬工艺：铬酐250g/L、硫酸2.5g/L温度65℃、电流密度30A/dm2、镀覆时间30minl镀铬层厚度：0.01~0.02mml使用效果：↑↑↑↑成形制品质量、模具使用寿命6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料21表表表表6-7 ZG4Cr13Ni6-7 ZG4Cr13Ni钢的两种热处理规范及力学性能钢的两种热处理规范及力学性能钢的两种热处理规范及力学性能钢的两种热处理规范及力学性能热处理工艺热处理工艺抗拉强度抗拉强度/MPa延伸率延伸率/%断面收缩率断面收缩率/%冲击韧性冲击韧性/J/cm2硬度硬度/HRC700℃回火两次回火两次8003.5 4.56.0241000℃空淬空淬+700℃回火回火2次次8005.06.07.5254. 4. 应用实例应用实例应用实例应用实例(1) (1) 显像管玻壳模具显像管玻壳模具显像管玻壳模具显像管玻壳模具uu热处理工艺热处理工艺热处理工艺热处理工艺uu服役温度服役温度服役温度服役温度：500℃至1000℃以上，具体温度因玻璃材料种类而异uu主要失效形式主要失效形式主要失效形式主要失效形式：氧化（起皮、剥落、麻点）、倒棱、变形uu模具材料的选用模具材料的选用模具材料的选用模具材料的选用：<700℃服役，常常选用灰铸铁灰铸铁 700~900℃服役，常常选用合金铸铁合金铸铁 >1000℃服役，选用铸造马氏体不锈钢马氏体不锈钢6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料224. 4. 应用实例应用实例应用实例应用实例(2) (2) 玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具表表表表6-8 6-8 几种常用几种常用几种常用几种常用玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具铸铁的化学成分和显微组织铸铁的化学成分和显微组织铸铁的化学成分和显微组织铸铁的化学成分和显微组织材料材料合金元素含量（合金元素含量（wt%)显微组织显微组织CSiMnPS其它元素其它元素灰铸铁灰铸铁HT200 3.0~3.2 1.8~2.20.55~0.71 ≤0.1 0.023~0.026珠光体+少量铁素体+片状石墨低锡铸铁低锡铸铁3.0~3.2 1.8~2.20.55~0.71 ≤0.1 0.023~0.026Sn 0.0898%片状珠光体铜铬铸铁铜铬铸铁3.0~3.2 1.8~2.20.55~0.71 ≤0.1 0.023~0.026 Cu 1.0, Cr 0.6590%片状珠光体中硅铸铁中硅铸铁3.0~3.24.170.55~0.71 ≤0.1 0.023~0.026RE 0.6铁素体+蠕虫状石墨硅钼铸铁硅钼铸铁3.0~3.24.230.55~0.71 ≤0.1 0.023~0.026 Mo 1.0, RE 0.6铁素体+细片状石墨低锡蠕铁低锡蠕铁3.0~3.2 1.8~2.20.55~0.71 0.1 0.023~0.026Sn 0.08, RE 0.670~80%珠光体+蠕虫状石墨低钼铸铁低钼铸铁3.0~3.2 1.8~2.20.55~0.71 0.1 0.023~0.026 Al 2.5, RE 0.6珠光体+蠕虫状石墨制造玻璃瓶模具较好的材料制造玻璃瓶模具较好的材料制造玻璃瓶模具较好的材料制造玻璃瓶模具较好的材料6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料234. 4. 应用实例应用实例应用实例应用实例(2) (2) 玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具uu常用玻璃瓶模具材料常用玻璃瓶模具材料常用玻璃瓶模具材料常用玻璃瓶模具材料①①普通灰铸铁普通灰铸铁HT200玻璃玻璃模具模具加热温度：850~900℃保温时间：1~3h显微组织：珠光体+少量铁素体+片状石墨②②合金铸铁玻璃模具的正火处理合金铸铁玻璃模具的正火处理加热温度：860~900℃保温时间：1~3h6.1.4 玻璃模具材料玻璃模具材料244. 4. 应用实例应用实例应用实例应用实例(2) (2) 玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具玻璃瓶模具uu正火处理正火处理正火处理正火处理 ↑↑↑↑耐磨性主要内容主要内容6.1 6.1 玻璃模具材料玻璃模具材料玻璃模具材料玻璃模具材料6.2 6.2 陶瓷模具材料陶瓷模具材料陶瓷模具材料陶瓷模具材料1. 1. 陶瓷原料组成陶瓷原料组成陶瓷原料组成陶瓷原料组成uu普通陶瓷的主要原料普通陶瓷的主要原料普通陶瓷的主要原料普通陶瓷的主要原料：石英（SiO2）、粘土、长英石等uu现代精细陶瓷的主要原料现代精细陶瓷的主要原料现代精细陶瓷的主要原料现代精细陶瓷的主要原料：具有高熔点、高硬度（1000~5000HV）的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等Ti(C,N)Ti(C,N)基金属陶瓷基金属陶瓷基金属陶瓷基金属陶瓷柱塞镶套柱塞镶套柱塞镶套柱塞镶套6.2.1 陶瓷材料及其成形方法陶瓷材料及其成形方法26表表表表6-10 6-10 常用陶瓷成形方法比较常用陶瓷成形方法比较常用陶瓷成形方法比较常用陶瓷成形方法比较成成形形方法方法压制压制成形成形挤压挤压成形成形热压铸热压铸成形成形注浆注浆成形成形滚压滚压成形成形产品种类产品种类形状简单、尺寸精确、体积较小管状等具有对称性产品形状复杂、精度高、体积较小形状复杂、精度高面积大、厚度较小坯料坯料粉料粉料粉料粉料的水分及粘合剂少粉料粉料粉料粉料需真空处理粉料粉料粉料粉料需预烧、无水分浆料浆料浆料浆料的流动性和稳定性好泥料泥料泥料泥料含较多水分模具模具金属压制模具金属挤压嘴金属热压模具石膏模具石膏模具生产效率生产效率量大，易实现机械化和自动化量大，产品需进行切削加工生产周期长，废料可回收需大量模具，生产周期长需大量模具2. 2. 陶瓷成形方法陶瓷成形方法陶瓷成形方法陶瓷成形方法6.2.1 陶瓷材料及其成形方法陶瓷材料及其成形方法27u陶瓷制品成形用的金属模具服役时，凹模的型腔需承受较大的压制压力，磨损量与压制压力之间接近线性关系。

但磨损量不能超过陶瓷制品尺寸精度所允许的范围u高温成形陶瓷制品时，还需考虑模具材料在高温下的抗蠕变和抗氧化能力1. 1. 服役条件服役条件服役条件服役条件2. 2. 失效形式失效形式失效形式失效形式塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形 磨损磨损磨损磨损 疲劳疲劳疲劳疲劳开裂开裂开裂开裂 腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀 氧化氧化氧化氧化…………6.2.2 陶瓷模具的工作条件和失效形式陶瓷模具的工作条件和失效形式28①①①①高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 一般陶瓷模具工作表面硬度需达到58~62HRC②②②②较高的强度、韧性和疲劳强度较高的强度、韧性和疲劳强度较高的强度、韧性和疲劳强度较高的强度、韧性和疲劳强度 防止陶瓷模具早期脆断、塑性变形③③③③氧化、脱碳敏感性氧化、脱碳敏感性氧化、脱碳敏感性氧化、脱碳敏感性小小小小 保证陶瓷模具有高的耐磨性、长的使用寿命④④④④良好的铸造、热轧、锻压、车削、磨削、研磨和抛光性能良好的铸造、热轧、锻压、车削、磨削、研磨和抛光性能良好的铸造、热轧、锻压、车削、磨削、研磨和抛光性能良好的铸造、热轧、锻压、车削、磨削、研磨和抛光性能⑤⑤⑤⑤良良良良好好好好的的的的热热热热处处处处理理理理工工工工艺艺艺艺性性性性能能能能 淬火温度范围足够宽，过热倾向性小，淬透性好，热处理后变形小6.2.3 陶瓷模具陶瓷模具材料的性能材料的性能要求要求29表表表表6-11 6-11 陶瓷模具材料的选用原则陶瓷模具材料的选用原则陶瓷模具材料的选用原则陶瓷模具材料的选用原则生产条件生产条件选用材料选用材料最终最终热处理工艺热处理工艺备注备注小小批批量量生生产产、、原原料料硬硬度度较较低低或或黏黏结结剂剂含含量量较较多多的陶瓷制品的陶瓷制品碳素钢：45低合金钢：40Cr调质处理必要时可表面强化处理，如渗硼批批量量较较大大、、产产品品尺尺寸寸精精度要求较高度要求较高合金工具钢：CrWMn、H13、Cr12、 Cr12MoV淬火+回火原料硬度高的陶瓷原料硬度高的陶瓷钢结硬质合金：GT35、T1、GW50、 GJW50淬火+回火硬质合金：YG8、YG15、YT15烧结状态下使用6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料材料301. 1. 选用原则选用原则选用原则选用原则材料材料热处理规范热处理规范锻造锻造退火退火淬火淬火回火回火4Cr5MoSiV1（（H13））1120~1150℃加热1050~1100℃始锻850~900℃终锻860~890℃保温3~4h≤30℃/h冷却至500℃空冷1020~1050℃加热油淬或空淬560℃保温2~3h空冷CrWMn1100~1150℃加热1050~1100℃始锻800~850℃终锻770~790℃保温2~5h≤30℃/h冷却至500℃空冷820~840℃加热油淬150~250℃保温2~3h空冷Cr12MoV1100~1150℃加热1010~1100℃始锻927℃终锻870℃加热保温快冷至750℃保温6~8h炉冷至500℃空冷980~1030℃加热油淬200~270℃保温2~3h空冷Cr121100~1250℃加热1050~1200℃始锻927℃终锻870℃加热保温快冷至750℃保温6~8h炉冷至500℃空冷950~1000℃加热油淬200~450℃保温2~3h空冷表表表表6-12 6-12 陶瓷模具用合金工具钢的锻造、热处理工艺规范陶瓷模具用合金工具钢的锻造、热处理工艺规范陶瓷模具用合金工具钢的锻造、热处理工艺规范陶瓷模具用合金工具钢的锻造、热处理工艺规范6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料材料312. 2. 合金工具钢的热加工工艺合金工具钢的热加工工艺合金工具钢的热加工工艺合金工具钢的热加工工艺材料材料淬火工艺淬火工艺回火温度回火温度/℃预热温度预热温度/℃预热时间预热时间/min加热温度加热温度/℃保温时间保温时间/(min/mm)冷却介质冷却介质GT35800~85030960~9800.5油180~200GW50800~850301050~11002~3油200~300GJW50800~8203010200.5~1.0油200~300T18003012400.3~0.4600℃盐浴560℃，3次表表表表6-13 6-13 典型钢结硬质合金的热处理工艺规范典型钢结硬质合金的热处理工艺规范典型钢结硬质合金的热处理工艺规范典型钢结硬质合金的热处理工艺规范（（（（3.2.93.2.9小节）小节）小节）小节）注：保温时间=工件有效尺寸×热透速率。

回火后显微组织：WC（TiC）+回火马氏体+碳化物6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料材料323. 3. 钢结硬质合金钢结硬质合金钢结硬质合金钢结硬质合金的的的的热处理工艺热处理工艺热处理工艺热处理工艺表表表表6-14 456-14 45钢陶瓷模具常用的固体渗硼剂与渗硼工艺钢陶瓷模具常用的固体渗硼剂与渗硼工艺钢陶瓷模具常用的固体渗硼剂与渗硼工艺钢陶瓷模具常用的固体渗硼剂与渗硼工艺渗硼剂成分（渗硼剂成分（wt%））渗硼工艺渗硼工艺渗层厚度渗层厚度/mm渗层组织渗层组织温度温度/℃℃时间时间/h57% B4C、、40% Al2O3、、3% NH4Cl 950~10503~50.1~0.3FeB+Fe2B95% B4C、、2.5% Al2O3、、2.5% NH4Cl95050.6FeB+Fe2B80% B4C、、20% Na2CO3900~110030.09~0.32FeB+Fe2B5% B4C、、5% KBF4、、90% SiC700~90030.02~0.1FeB+Fe2B10% KBF4、、50~80% SiC、余量、余量Fe85040.09~0.1Fe2B注：45钢陶瓷模具的调质处理：830~840℃水淬+580~640℃回火、空冷。

渗硼后热处理工艺规范： 830℃水淬+5800℃回火、空冷6.2.4 陶瓷模具陶瓷模具材料材料334. 4. 表面强化处理技术表面强化处理技术表面强化处理技术表面强化处理技术1.试述玻璃模具失效的主要表现形式及原因2.影响玻璃模具使用寿命的主要因素有哪些？3.玻璃模具材料有哪些性能要求？4.玻璃模具常用的材料有哪些？试作简要分析5.与普通灰铸铁和球墨铸铁相比，采用蠕墨铸铁制作玻璃模具有哪些特点？试分析原因6.简述4Cr13Ni钢制作显像管玻壳模具时的制造工艺及热处理工艺7.与其它模具材料相比，陶瓷模具材料特别强调模具材料的硬度指标，为什么？8.陶瓷模具有哪些特点？常选用哪些材料？9.试论述常见陶瓷模具材料的热处理工艺规范？复习思考复习思考题题34。