模具材料基礎(chǔ)及選用

前言

　　本書是根據(jù)原機(jī)械工業(yè)部教育司批準(zhǔn)的“模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)”教學(xué)計(jì)劃和“模具材料與表面處理”課程教學(xué)大綱編寫的規(guī)劃教材，主要供高等職業(yè)教育“模具設(shè)計(jì)與制造”專業(yè)的學(xué)生使用，也可供機(jī)械等相關(guān)專業(yè)，以及從事模具設(shè)計(jì)與制造和應(yīng)用模具的技術(shù)人員閱讀?！　∧＞卟牧鲜悄＞咴O(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)，對(duì)模具的使用壽命、精度和表面質(zhì)量起著重要的甚至決定性的作用。因此，研究和開發(fā)高性能的模具材料，并根據(jù)模具的工作條件合理選用模具材料，采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砑氨砻嫣幚砉に囈猿浞职l(fā)揮模具材料的潛力，是模具等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員所必須具備的專業(yè)技能之一。目前，高職相關(guān)教材多以介紹模具材料、表面處理、熱處理等相關(guān)知識(shí)為主，對(duì)模具失效及其修復(fù)的相關(guān)內(nèi)容提及甚少，而這部分內(nèi)容恰恰是模具應(yīng)用型技能人才最需要掌握的知識(shí)和技能之一。為此，本教材從高職學(xué)生實(shí)際應(yīng)用的角度，全面精練地介紹模具材料基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上使得學(xué)習(xí)者能合理地進(jìn)行模具鋼的選擇和模具失效后的修復(fù)，并在相關(guān)單元末通過實(shí)操與案例的講解，使學(xué)生學(xué)會(huì)如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，加深對(duì)知識(shí)和技能的掌握。另外，對(duì)于國內(nèi)普遍采用的美國、日本及其他國家的模具鋼，進(jìn)行了較為詳盡的介紹?！　∪珪譃榫艂€(gè)單元，主要內(nèi)容包括模具材料概述、模具鋼的熱處理、金屬材料的介紹、冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料、進(jìn)口模具鋼、模具的表面工程技術(shù)、模具失效分析及修復(fù)。本書以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線，力求精練簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)地介紹在模具鋼選擇過程中要用到的相關(guān)知識(shí)，理論講解以夠用為度，突出了實(shí)用性、綜合性和時(shí)效性?！　⒓颖緯帉懙挠袕V東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐勇軍（第1單元、第4單元、第5單元、第6單元、第7單元、第9單元）、江西科技師范學(xué)院劉志凌（第2單元、第3單元）、廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院曾鋒（第8單元）。全書由徐勇軍任主編，劉志凌、曾鋒任副主編?！　”緯帉戇^程中參閱了有關(guān)院校、工廠、科研院所的一些教材、資料和文獻(xiàn)，得到了有關(guān)專家、教授的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝！　　限于編者的水平，書中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正?！　【幷摺　?012年4月

內(nèi)容概要

　　本書以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線，力求精練簡(jiǎn)潔系統(tǒng)地介紹在模具鋼選擇過程中要用到的相關(guān)知識(shí)，理論講解以夠用為度，突出了實(shí)用性、綜合性和時(shí)效性。主要內(nèi)容有：材料的性能、金屬材料的組織結(jié)構(gòu)、鋼的熱處理、金屬材料的選用、模具材料概述、冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料、進(jìn)口模具鋼、模具的表面工程技術(shù)、模具失效分析及修復(fù)等。

書籍目錄

單元1  模具材料概述        （1）
 1.1  目標(biāo)與任務(wù)     （1）
 1.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （1）
  1.2.1  模具及模具材料分類      （1）
  1.2.2  模具材料的性能要求      （2）
  1.2.3  模具材料的選用原則      （9）
  1.2.4  模具材料的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) （10）
 1.3  實(shí)操與案例：布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn) （12）
 1.4  評(píng)估練習(xí)      （13）
單元2  模具鋼的熱處理    （14）
 2.1  目標(biāo)與任務(wù)     （14）
 2.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （14）
  2.2.1  鋼的熱處理概述        （14）
  2.2.2  鐵碳合金的結(jié)構(gòu)與相圖     （15）
  2.2.3  鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變       （19）
  2.2.4  鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變       （21）
  2.2.5  鋼的退火與正火        （30）
  2.2.6  鋼的淬火與回火        （32）
  2.2.7  材料的表面熱處理       （39）
 2.3  實(shí)操與案例：碳鋼的熱處理操作及其組織觀察      （44）
 2.4  評(píng)估練習(xí)      （46）
單元3  金屬材料簡(jiǎn)介     （47）
 3.1  目標(biāo)與任務(wù)     （47）
 3.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （47）
  3.2.1  鋼材的分類及牌號(hào)       （47）
  3.2.2  合金元素在鋼中的作用     （51）
  3.2.3  結(jié)構(gòu)鋼    （54）
  3.2.4  工具鋼    （59）
  3.2.5  鑄鐵     （62）
  3.2.6  有色金屬及合金        （71）
  3.2.7  金屬材料的選用        （78）
 3.3  實(shí)操與案例：金屬材料選用實(shí)例    （79）
 3.4  評(píng)估練習(xí)      （82）
單元4  冷作模具材料     （83）
 4.1  目標(biāo)與任務(wù)     （83）
 4.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （83）
  4.2.1  冷作模具材料及性能要求    （83）
  4.2.2  碳素工具鋼  （85）
  4.2.3  油淬冷作模具鋼        （90）
  4.2.4  空淬冷作模具鋼        （93）
  4.2.5  高碳高鉻冷作模具鋼      （96）
  4.2.6  基體鋼和低碳高速鋼      （99）
  4.2.7  高耐磨高強(qiáng)模具鋼       （102）
  4.2.8  冷作模具鋼材料的選用     （105）
 4.3  實(shí)操與案例：扣板級(jí)進(jìn)沖裁模材料的選擇與熱處理    （110）
 4.4  評(píng)估練習(xí)      （111）
單元5  熱作模具材料     （113）
 5.1  目標(biāo)與任務(wù)     （113）
 5.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （113）
  5.2.1  熱作模具鋼的性能、特點(diǎn)及分類 （113）
  5.2.2  低耐熱高韌性熱作模具鋼    （115）
  5.2.3  中耐熱韌性熱作模具鋼     （118）
  5.2.4  高耐熱性熱作模具鋼      （120）
  5.2.5  特殊用途熱作模具鋼      （125）
  5.2.6  熱作模具材料的選用      （128）
 5.3  實(shí)操與案例：連桿鍛模材料的選擇與熱處理       （132）
 5.4  評(píng)估練習(xí)      （133）
單元6  塑料模具材料     （134）
 6.1  目標(biāo)與任務(wù)     （134）
 6.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （134）
  6.2.1  塑料模具材料的性能要求    （134）
  6.2.2  常用塑料模具材料的類型    （136）
  6.2.3  碳素塑料模具鋼        （137）
  6.2.4  滲碳型塑料模具鋼       （141）
  6.2.5  預(yù)硬型塑料模具鋼       （145）
  6.2.6  時(shí)效硬化型塑料模具鋼     （152）
  6.2.7  耐蝕性塑料模具鋼       （157）
  6.2.8  塑料模具材料的選用      （162）
 6.3  實(shí)操與案例：復(fù)雜盒形塑件注塑模材料選擇       （165）
 6.4  評(píng)估練習(xí)      （167）
單元7  進(jìn)口模具鋼      （168）
 7.1  目標(biāo)與任務(wù)     （168）
 7.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （168）
  7.2.1  美國模具鋼介紹        （168）
  7.2.2  日本模具鋼介紹        （173）
  7.2.3  國內(nèi)市場(chǎng)銷售的其他國家模具鋼 （178）
 7.3  評(píng)估練習(xí)      （183）
單元8  模具的表面工程技術(shù)  （184）
 8.1  目標(biāo)與任務(wù)     （184）
 8.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （184）
  8.2.1  表面工程技術(shù)的分類      （184）
  8.2.2  模具的表面化學(xué)熱處理技術(shù)   （188）
  8.2.3  模具表面的涂鍍技術(shù)      （195）
  8.2.4  模具表面加工強(qiáng)化技術(shù)     （204）
 8.3  實(shí)操與案例：表面處理實(shí)例      （211）
 8.4  評(píng)估練習(xí)      （211）
單元9  模具失效分析及修復(fù)  （213）
 9.1  目標(biāo)與任務(wù)     （213）
 9.2  知識(shí)準(zhǔn)備      （213）
  9.2.1  模具的失效形式及影響因素   （213）
  9.2.2  模具失效分析的步驟      （217）
  9.2.3  Brooks和ASM失效分析程序       （219）
  9.2.4  模具的修復(fù)  （221）
 9.3  實(shí)操與案例：模具修復(fù)實(shí)例      （225）
 9.4  評(píng)估練習(xí)      （228）
參考文獻(xiàn)    （229）

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   與普通加熱淬火相比，感應(yīng)加熱表面淬火有以下特點(diǎn)： ①加熱速度快。零件由室溫加熱到淬火溫度只需幾秒到幾十秒的時(shí)間。 ②淬火質(zhì)量好。由于加熱迅速，奧氏體晶粒來不及長大，淬火后表層獲得針狀馬氏體，硬度比普通淬火高2～3倍。 ③淬硬層深度易于控制，生產(chǎn)率高，淬火操作以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，但加熱設(shè)備較昂貴，主要用于大批量生產(chǎn)。 感應(yīng)加熱表面淬火工件的常用工藝路線：鍛造—退火或正火—粗加工—調(diào)質(zhì)或正火—精加工—感應(yīng)加熱淬火—低溫回火—磨削。 （2）火焰加熱表面淬火。火焰加熱表面淬火是利用高溫火焰（如氧一乙炔或其他可燃?xì)怏w）對(duì)零件表面進(jìn)行加熱，隨即淬火冷卻，獲得所需表面硬層的工藝方法。 火焰加熱表面淬火淬硬層深度一般為2～6 mm，主要適用于單件小批生產(chǎn)及異型、大型工件的表面淬火。此法設(shè)備簡(jiǎn)單、使用方便、不受工件大小和淬火部位的限制、靈活性大，但由于其加熱溫度不易控制、容易過熱、硬度不均，故淬火效果不夠穩(wěn)定。 2.表面化學(xué)熱處理 表面化學(xué)熱處理是指將工件放在一定的活性介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學(xué)成分和組織，從而改善表層性能的熱處理工藝。它與其他熱處理方法比較，特點(diǎn)是表層不僅有組織變化，而且化學(xué)成分也發(fā)生了變化。 表面化學(xué)熱處理的種類很多，一般都以滲入元素來命名。滲入元素不同，工件表層所具有的性能也不同。如滲碳、滲氮、碳氮共滲能提高工件表層的硬度和耐磨性；滲鋁、滲鉻、滲硼大多是為了使工件表層獲得某些特殊的物理化學(xué)性能（如抗氧化性、耐高溫性、耐酸性等）。 各種化學(xué)熱處理都是將工件加熱到一定溫度后，并經(jīng)歷以下三個(gè)基本過程： ①分解。由介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子。 ②吸收。工件表面吸收活性原子，也就是活性原子由鋼的表面進(jìn)入鐵的晶格而形成固溶體或特殊化合物。 ③擴(kuò)散。被工件吸收的原子，在一定溫度下，由表面向內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定厚度的擴(kuò)散層。 目前，在機(jī)械制造業(yè)中，最常用的化學(xué)熱處理有滲碳、滲氮和碳氮共滲。 （1）滲碳。滲碳是一種為了增加鋼件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。 ①滲碳目的及用鋼。在機(jī)器制造業(yè)中，有許多重要零件（如汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪、活塞銷、摩擦片及軸類等），它們都是在變動(dòng)載荷、沖擊載荷、很大接觸應(yīng)力和嚴(yán)重磨損條件下工作的，因此，要求零件表面具有高的硬度、耐磨性及疲勞極限，而心部具有較高的強(qiáng)度和韌性。生產(chǎn)中一般采用含碳量為0.1％～0.25％的低碳鋼或低合金鋼，如15、20、20Cr、20CrMnTi等進(jìn)行滲碳處理來達(dá)到其性能要求。

編輯推薦

《高等職業(yè)教育機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)規(guī)劃教材:模具材料基礎(chǔ)及選用》可作為高職高專院校模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)學(xué)生的教材，也可供機(jī)械等相關(guān)專業(yè)，以及從事模具設(shè)計(jì)與制造和應(yīng)用模具的技術(shù)人員閱讀。

圖書封面

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