模具選材所需滿足的工藝性能要求

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(yīng)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(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。 1. 淬透性 淬透性是指在規(guī)定條件下用試樣淬透層深度和硬度分布來表征的材料特征，它主要取決于材料的臨界淬火冷速的大小。在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時(shí)得到淬硬層深度大小的能力，它表示鋼接受淬火的能力。鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性，它只取決于其本身的內(nèi)部因素，而與外部因素?zé)o關(guān)。鋼的淬透性主要取決于它的化學(xué)成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時(shí)間等因素有關(guān)。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個(gè)截面獲得均勻一致的力學(xué)性能以及可選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑，以減少變形和開裂。 2. 氧化、 氧化： 狹義地，氧元素與其他的物質(zhì)元素發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，稱其為氧化，也是一種重要的化工單元過程。 廣義的氧化，指物質(zhì)失電子(氧化數(shù)升高)的過程， 人的新陳代謝也像是氧化作用，亦即人體每天都在生銹，所產(chǎn)生的鐵銹在醫(yī)學(xué)里就叫自由基。自由基是一種帶有未配對(duì)電子的粒子。因?yàn)閹в袉螖?shù)電子，所以非常不穩(wěn)定，具有高度的化學(xué)反應(yīng)性，很容易和周遭的分子反應(yīng)，使安定分子也變成自由基。如此一再重復(fù)，就會(huì)衍生大量的自由基。自由基非?；钴S，非常不安分。就象我們?nèi)祟惿鐣?huì)中的不甘寂寞的單身漢一樣，如果總也找不到理想的伴侶，可能就會(huì)成為社會(huì)不安定的因素。 一般情況下，生命是離不開自由基活動(dòng)的。我們的身體每時(shí)每刻都從里到外的運(yùn)動(dòng)，每一瞬間都在燃燒著能量，而負(fù)責(zé)傳遞能量的搬運(yùn)工就是自由基。當(dāng)這些幫助能量轉(zhuǎn)換的自由基被封閉在細(xì)胞里不能亂跑亂竄時(shí)，它們對(duì)生命是無害的。但如果自由基的活動(dòng)失去控制，超過一定的量，生命的正常秩序就會(huì)被破壞，疾病可能就會(huì)隨之而來。 所以說自由基是一把雙刃劍。已知有許多疾病皆肇因于自由基作祟，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、急性呼吸窘迫癥候群、艾滋病以及牙周病等。自由基除會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生傷害外，最惡劣的伎倆在于能發(fā)動(dòng)自由基連鎖反應(yīng)，進(jìn)一步惡化、傷害體內(nèi)組織。這種連鎖反應(yīng)相當(dāng)驚人：正常的化學(xué)物質(zhì)系由原子與分子構(gòu)成且需攜帶二個(gè)成對(duì)電子來維持化學(xué)狀態(tài)的安定;而自由基即是含有不成對(duì)電子的分子或原子，因此它極須搶奪其它分子或原子的電子湊對(duì)，才能安撫它的野性，保持安定。然而，如果自由基豪奪的對(duì)象是蛋白質(zhì)、碳水化合物、醣類、脂肪等人體必須物質(zhì)，則這些失去電子的營養(yǎng)成分，不僅因?yàn)樵庋趸婺咳?，更?huì)進(jìn)一步利用其自由基的新身分，再去搶奪其它電子由此形成惡性循環(huán)的自由基連鎖反應(yīng);人體的功能因此逐漸損傷敗壞。 3、脫碳敏感性 decarbonization一種凈化氣體的過程，指脫除混合氣體中的二氧化碳，主要見于合成氨生產(chǎn)原料氣或煤氣的處理。脫除原料氣中二氧化碳的方法，分為3類。 (1)物理吸收法最早采用加壓水脫除二氧化碳，經(jīng)過減壓將水再生。此法設(shè)備簡(jiǎn)單，但脫除二氧化碳凈化度差，出口二氧化碳一般在2%(體積)以下，動(dòng)力消耗也高。近20年來開發(fā)有甲醇洗滌法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法等，與加壓水脫碳法相比，它們具有凈化度高、能耗低、回收二氧化碳純度高等優(yōu)點(diǎn)，而且還可選擇性地脫除硫化氫，是工業(yè)上廣泛采用的脫碳方法。 (2)化學(xué)吸收法具有吸收效果好、再生容易，同時(shí)還能脫硫化氫等優(yōu)點(diǎn)。主要方法有乙醇胺法和催化熱鉀堿法。后者脫碳反應(yīng)式為： K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 為提高二氧化碳的吸收和再生速度，可在碳酸鉀溶液中添加某些無機(jī)或有機(jī)物作活化劑，并加入緩蝕劑以降低溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕。其中工業(yè)上廣泛應(yīng)用的方法(表5—9)有多種。 3.切削加工性 切削加工性(可切削性，機(jī)械加工性)：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件 的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學(xué)成分，力學(xué)性能，導(dǎo)熱性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān)。通常用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈難切削，硬度雖不高，但韌性大，切削也較困難。一般非鐵金屬(有色金屬)比鐵金屬切削加工性好，鑄鐵比鋼好。 4. 退火工藝性 退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性;消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向;細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。準(zhǔn)確的說，退火是一種對(duì)材料的熱處理工藝，包括金屬材料、非金屬材料。而且新材料的退火目的也與傳統(tǒng)金屬退火存在異同。 5.淬硬性 鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中WC%。 鋼的淬透性和淬硬性是兩種完全不同的概念。鋼的淬硬性是指鋼在理想條件下淬火能達(dá)到最高硬度的能力，它主要取決于馬氏體的碳含量。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定高。如低碳合金鋼的淬透性相當(dāng)好，但它的淬硬性卻不高，再如高碳工具鋼的淬透性較差，但其淬硬性高。 6. 可鍛性 金屬具有熱塑性，在加熱狀態(tài)(各種金屬要求溫度不同)，可以進(jìn)行壓力加工，稱為具有可鍛性。指金屬材料在壓力加工時(shí)，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱態(tài) 或冷態(tài)下能夠進(jìn)行錘鍛，軋制，拉伸，擠壓等加工?？慑懶缘暮脡闹饕c金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)。 金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的性能，也叫工藝塑性。可鍛性指標(biāo)通常用金屬材料在一定塑性變形方式下表面開始出現(xiàn)裂紋時(shí)的變形量來表示，這個(gè)變形量稱為臨界變形量。各種鍛壓加工的變形方式不同,表示可鍛性的指標(biāo)也不同。鐓粗以壓縮率表示,延伸以延伸率或截面縮小率表示，扭轉(zhuǎn)以扭角表示。 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(duì)淬火溫度及工件形狀不敏感。 8.可磨削性 砂輪相對(duì)損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對(duì)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。