工具钢和模具钢的显微组织观察_精品文档.ppt
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工具钢和模具钢的显微组织观察工具钢和模具钢的显微组织观察实验目的实验目的1.1.了解各种常用工具钢的显微组织特点了解各种常用工具钢的显微组织特点;2.2.掌握高速钢铸态、锻造退火、淬火及回掌握高速钢铸态、锻造退火、淬火及回火组织变化火组织变化;3.3.熟悉常用冷热模具钢的显微组织及热处熟悉常用冷热模具钢的显微组织及热处理工艺理工艺;4.4.了解工、模具钢常见的热处理组织缺陷。
了解工、模具钢常见的热处理组织缺陷。
1.1.工具钢工具钢工具钢是用以制造切削刀具、量具、模具和工具钢是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。
耐磨工具的钢。
工具钢具有较高的工具钢具有较高的硬度硬度和在高温下能保持高和在高温下能保持高硬度和硬度和红硬性红硬性，以及高的耐磨性和适当的，以及高的耐磨性和适当的韧韧性性。
工具钢一般分为工具钢一般分为碳素工具钢碳素工具钢、合金工具钢合金工具钢。
碳素工具钢：
碳素工具钢：
按其含碳量的不同，分为共析钢、亚共析钢、过共析钢。
按其含碳量的不同，分为共析钢、亚共析钢、过共析钢。
（11）亚共析碳素工具钢：
含碳量）亚共析碳素工具钢：
含碳量0.650.650.74%0.74%，如，如T7T7钢，适用于制造切钢，适用于制造切削软材料的工具和受冲击作用的工具。
削软材料的工具和受冲击作用的工具。
（22）共析碳素工具钢：
含碳量）共析碳素工具钢：
含碳量0.750.750.84%0.84%，如，如T8T8、T8MnT8Mn等，宜制静力等，宜制静力或冲击作用不大形状简单的工具。
如剪刀、冲头、木工工具和简单的或冲击作用不大形状简单的工具。
如剪刀、冲头、木工工具和简单的模具等。
模具等。
（33）过共析碳素工具钢：
含碳量为）过共析碳素工具钢：
含碳量为0.850.851.3%1.3%，如，如T9T9T12T12等，适用于制等，适用于制造要求硬度高、耐磨性好的切削工具。
如手用丝锥、板牙、锉刀、刮造要求硬度高、耐磨性好的切削工具。
如手用丝锥、板牙、锉刀、刮刀及车刀等。
刀及车刀等。
热处理工艺：
热处理工艺：
锻造来改善碳化物的分布，球化退火消除锻造应力，同锻造来改善碳化物的分布，球化退火消除锻造应力，同时为淬火做好组织上的准备，最终热处理为淬火时为淬火做好组织上的准备，最终热处理为淬火+低温回火。
低温回火。
显微组织：
显微组织：
细针状回火马氏体、分布均匀的细小碳化物及少量的残余细针状回火马氏体、分布均匀的细小碳化物及少量的残余奥氏体奥氏体。
合金工具钢合金工具钢加入合金元素加入合金元素CrCr、MnMn、SiSi、WW、VV等，其主要作用提高钢的淬透性，改等，其主要作用提高钢的淬透性，改善钢中碳化物的分布，从而改善力学性能，提高回火稳定性，细化晶善钢中碳化物的分布，从而改善力学性能，提高回火稳定性，细化晶粒等粒等（11）低合金工具钢：
）低合金工具钢：
含碳量大于含碳量大于0.65%0.65%，合金元素总含量不大于，合金元素总含量不大于2.5%2.5%，如，如9CrSi9CrSi、9Mn29Mn2、CrWMnCrWMn等。
这些钢淬透性好，如热处理后具有较高等。
这些钢淬透性好，如热处理后具有较高的韧性，淬火变形小，回火稳定性不太高，适用于制造受冲击较大，的韧性，淬火变形小，回火稳定性不太高，适用于制造受冲击较大，形状复杂要求精度较高的刀具。
形状复杂要求精度较高的刀具。
（22）高合金工具钢：
）高合金工具钢：
含碳量大于含碳量大于1.5%1.5%，合金元素总量大于，合金元素总量大于10%10%，如，如Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV等。
这种钢具有高的淬透性，淬火变形小，高的硬度等。
这种钢具有高的淬透性，淬火变形小，高的硬度及耐磨性。
适用于制造要求精度高和耐磨性好的冷作模具。
高速钢：
及耐磨性。
适用于制造要求精度高和耐磨性好的冷作模具。
高速钢：
是一种常用的合金工具钢，是一种常用的合金工具钢，W18Cr4VW18Cr4V，主要用来制造中、高速切削刀，主要用来制造中、高速切削刀具，如车刀、铣刀、铰刀、拉刀、麻花钻等具，如车刀、铣刀、铰刀、拉刀、麻花钻等（33）中碳中合金钢：
）中碳中合金钢：
含碳量为含碳量为0.30.30.65%0.65%，合金元素总量为，合金元素总量为2.52.510%10%，如，如3Cr2W83Cr2W8、5CrW2Si5CrW2Si、5CrMnMo5CrMnMo等。
这种钢的淬透性及回火稳定等。
这种钢的淬透性及回火稳定性都很高，具有较好的韧性。
性都很高，具有较好的韧性。
碳素工具钢碳素工具钢T7T7正火正火C:
0.650.75;Mn0.40;Si0.35;S0.030;P0.035碳素工具钢碳素工具钢T8T8正火正火C:
0.750.84;Mn:
0.40;Si:
0.35;S:
0.030;P:
0.035碳素工具钢碳素工具钢T10T10球化退火球化退火PP球球C:
0.951.04;Mn:
0.40;Si:
0.35;S:
0.030;P:
0.035低合金工具钢低合金工具钢9SiCr8709SiCr870水淬水淬M+AM+A+K+KC:
0.850.95;Mn:
0.300.60;Si:
1.201.60;S:
0.030;P:
0.030;Cr:
0.951.25低合金工具钢低合金工具钢CrWMn840淬淬170200回火回火M回回+K+K网网C:
0.901.05;Si:
0.40;Mn:
0.801.10;Cr:
0.901.20;W:
1.201.60;S:
0.03;P:
0.03低合金工具钢低合金工具钢GCr15840淬淬+低温回火低温回火M回回+K高速钢W18Cr4VW18Cr4V铸态铸态LdLd+共析体（TT）+M+A+M+AC:
0.70.8;W:
17.519;Cr:
3.804.4;V:
1.01.4;Si0.4;Mn0.4;Mo0.3高速钢高速钢W18Cr4VW18Cr4V锻造退火锻造退火S+KS+KC:
0.70.8;W:
17.519;Cr:
3.804.4;V:
1.01.4;Si0.4;Mn0.4;Mo0.3高速钢高速钢W18Cr4VW18Cr4V淬火淬火（一般为一般为127012701280）1280）M+K+AM+K+A高速钢高速钢W18Cr4VW18Cr4V淬火淬火（一般为一般为127012701280）1280）M+K+AM+K+A高速钢高速钢W18Cr4VW18Cr4V淬火淬火+560560回火回火（需经需经2233次回火次回火）MM回回+K+A+K+A少少2.2.模具钢模具钢模具钢是用来制造模具钢是用来制造冷冲模冷冲模、热锻模热锻模、压铸模压铸模等模具等模具的钢种。
的钢种。
一般分为：
冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、一般分为：
冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、塑胶模具钢等四大类塑胶模具钢等四大类冷作模具钢冷作模具钢成分特点：
成分特点：
高碳高碳受力特点：
受力特点：
一般工作温度不高，主要承受高的压力和冲击力，一般工作温度不高，主要承受高的压力和冲击力，金属之间有较强的摩擦力，要求具有高的硬度、耐磨性和一金属之间有较强的摩擦力，要求具有高的硬度、耐磨性和一定的韧性。
定的韧性。
冷作模具钢的选材可以分为以下四种情况冷作模具钢的选材可以分为以下四种情况：
1.1.工作时受力不大，形状简单，尺寸较小的冷变形模具，可用碳工作时受力不大，形状简单，尺寸较小的冷变形模具，可用碳素工具钢制造如素工具钢制造如T8AT8A、T10AT10A、T12AT12A等等。
2.2.工作受力不大，但形伏复杂，或尺寸较大的冷变形模具，可用工作受力不大，但形伏复杂，或尺寸较大的冷变形模具，可用高碳低合金模具钢制造高碳低合金模具钢制造。
如如9SiCr9SiCr、9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn及及GCr15GCr15等等。
3.3.对于重负荷，高耐磨性，变形小的冷变形模具，如滚丝模、硅对于重负荷，高耐磨性，变形小的冷变形模具，如滚丝模、硅钢片冲摸等则采用钢片冲摸等则采用Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV等高合金铬钢制造。
等高合金铬钢制造。
淬火温度淬火温度一般是一般是950950油淬，油淬，180180回火。
回火。
4.4.在冲击条件下工作，韧口单薄的冷变形模具，如切边模、风在冲击条件下工作，韧口单薄的冷变形模具，如切边模、风动凿子等。
常采用中碳硅铬钢或铬钨硅钢制造。
如动凿子等。
常采用中碳硅铬钢或铬钨硅钢制造。
如4CrW2Si4CrW2Si及及6CrW2Si6CrW2Si钢等。
钢等。
热作模具钢热作模具钢成分特点：
成分特点：
一般为中碳钢，含碳量在一般为中碳钢，含碳量在0.30.69%0.30.69%之间，如果含碳量之间，如果含碳量过高，会使钢的韧性下降，导热性也较差。
为了提高钢的强度和过高，会使钢的韧性下降，导热性也较差。
为了提高钢的强度和韧性，热变形模具钢中常含有铬、镍、硅、锰外，且加入钼、钨、韧性，热变形模具钢中常含有铬、镍、硅、锰外，且加入钼、钨、钒等元素，以提高钢的回火稳定性，并抑制钢的可逆回火脆性。
钒等元素，以提高钢的回火稳定性，并抑制钢的可逆回火脆性。
受力特点：
受力特点：
工作温度较高，主要承受高的冲击负荷，同时经受压工作温度较高，主要承受高的冲击负荷，同时经受压应力、拉应力和附加弯曲应力，同时还有一定的摩擦力，因此必应力、拉应力和附加弯曲应力，同时还有一定的摩擦力，因此必须具有高韧性、高强度和一定的硬度，还应有较好的导热性。
须具有高韧性、高强度和一定的硬度，还应有较好的导热性。
组织：
组织：
为了保证良好的综合机械性能，热处理后的组织应为回火为了保证良好的综合机械性能，热处理后的组织应为回火索氏体。
索氏体。
热作模具钢常用牌号：
热作模具钢常用牌号：
一般常用锤锻模以一般常用锤锻模以5CrNiMo5CrNiMo及及5CrMnMo5CrMnMo钢为钢为主，热顶锻模和热挤压模以主，热顶锻模和热挤压模以4CrW2Si4CrW2Si钢为主，而压铸模则以钢为主，而压铸模则以3Cr2W8V3Cr2W8V钢为主。
钢为主。
冷作模具钢冷作模具钢Cr12MoV1100淬火M+A+KC:
1.451.70;Si0.40;Mn0.40;S0.030;P0.030;Cr11.0012.50;V:
0.150.30;Mo:
0.400.60冷作模具钢冷作模具钢Cr12Cr12淬火淬火M+AM+A+K+KC:
2.002.30;Si:
0.40;Mn:
0.40;S;0.030;P:
0.030;Cr:
11.1513.00;冷作模具钢冷作模具钢Cr12轧制轧制S+S+带状分布的带状分布的KK热作模具钢热作模具钢5CrMnMo5CrMnMo淬火淬火+高温回火高温回火SS回回C:
0.500.60;Si:
0.250.60;Mn:
1.201.60;S:
0.030;P:
0.030;Cr:
0.600.90;Mo:
0.150.30热作模具钢热作模具钢5CrMnMo820820淬火淬火MM热作模具钢热作模具钢4Cr5MoSiV（热模）锻造后球化退火P球C:
0.320.45;Si:
0.801.20;Mn:
0.200.50;Cr:
4.755.50;V:
0.801.20;Mo:
1.101.75实验内容画出所观察的5种金相试样的显微组织，并标出各种组织组成物的名称。
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