第一篇　模具材料及热处理

1 绪论

1.1　模具在工业生产中的重要地位

1.1.1　模具在工业生产中的地位

1.1.2　模具在工业生产中的作用

1.2　模具生产的发展趋势

1.2.1　发展精密、高效、长寿命模具

1.2.2　发展高效、精密、数控自动化加工设备

1.2.3　模具制造的基本要求和特点

1.2.4　发展各种简易模具技术

1.3　模具材料的现状及发展趋势

1.4　模具选材、热处理及表面强化技术

1.4.1　模具选材及热处理

1.4.2　模具表面强化技术

1.5　本课程的性质和要求

2　模具的失效分析

2.1　失效分析

2.1.1　失效

2.1.2　失效分析

2.2　模具的服役条件与模具失效分析

2.2.1　模具的服役条件

2.2.2　模具失效分析

2.3　模具失效形式及失效机理

2.4　磨损失效

2.4.1　摩擦及磨损的概念

2.4.2　粘着磨损

2.4.3　磨粒磨损

2.4.4　腐蚀磨损

2.4.5　接触疲劳磨损

2.5　断裂失效

2.5.1 断裂分类

2.5.2　断口的宏观特征

2.5.3　韧性断裂的微观机制

2.5.4　脆性解理断裂的微观机制

2.5.5　准解理断裂

2.5.6　疲劳断裂的微观形貌

2.6　金属的断裂韧度

2.6.1　裂纹尖端应力场强度因子K1及断裂韧度K1c

2.6.2　脆性判据

2.6.3　影响断裂韧度的因素

2.7　变形失效

2.7.1　塑性变形失效

2.7.2　弹性变形失效

2.8　模具失效分析的重要性和基本内容

2.8.1　模具失效分析的重要性

2.8.2　模具失效分析的基本内容

2.9　影响模具失效的因素

2.9.1　模具结构

2.9.2　模具的机加工质量

2.9.3　模具材料

2.9.4　热处理

2.9.5　模具的服役条件

2.9.6　模具维护与管理

2.10　模具失效分析实例

案例1　Cr12钢冷冲模早期失效原因分析

案例2　5CrMnMo锻模使用中的失效分析与防止措施

思考题

3　冷作模具材料及热处理

3.1　冷作模具材料的分类及选用

3.1.1　冷作模具材料的分类

3.1.2　冷作模具材料的性能要求

3.1.3　冷作模具材料的选用

3.2　冷作模具材料的热处理

3.2.1　高碳非合金冷作模具钢的热处理

3.2.2　高碳低合金冷作模具钢的热处理

3.2.3　高耐磨冷作模具钢的热处理

3.2.4　冷作模具用高速钢的热处理

3.2.5　特殊用途冷作模具钢的热处理

3.3　新型冷作模具钢热处理案例

案例1 GD钢（7CrNiSiMnMoV）

案例2　65Nb钢（65Cr4W3Mo2VNb）

思考题

4　热作模具材料及热处理

4.1　热作模具材料的分类及选用

4.1.1　热作模具材料的分类

4.1.2　热作模具材料的特点及性能要求

4.1.3　热作模具钢的选用

4.2　热作模具材料的热处理

4.2.1　低耐热高韧性热作模具钢的热处理

4.2.2　中耐热韧性热作模具钢的热处理

4.2.3　高耐热性热作模具钢的热处理

4.2.4　奥氏体耐热模具钢的热处理

4.2.5　马氏体时效模具钢的热处理

4.3　新型热作模具钢热处理案例

案例1 5Cr2钢（5Cr2NiMoVSi）

案例2 H13钢（4Cr5MoSiV1）

案例3　3Cr2W8V钢制热挤压模具的热处理

案例4　5CrNiMo钢热锻模热处理工艺的改进

思考题

5　塑料模具材料及热处理

5.1　塑料模具材料的分类及选用

5.1.1　塑料模具材料的分类

5.1.2　塑料模具材料的性能要求

5.1.3　塑料模具材料的选用

5.2　塑料模具钢的热处理

5.2.1　非合金型塑料模具钢的热处理

5.2.2　渗碳型塑料模具钢的热处理

5.2.3　预硬型塑料模具钢的热处理

5.2.4　时效硬化型塑料模具钢的热处理

5.2.5　耐腐蚀塑料模具钢的热处理

5.2.6　整体淬硬型塑料模具钢的热处理

5.3　新型塑料模具钢及其热处理案例

案例1　25CrNi3MoAl钢

案例2 8Cr2S钢（8Cr2MnWMoVS）

思考题

6　其他模具材料

6.1　铸铁模具材料

6.1.1　铸铁模具材料概况

6.1.2　铸铁模具材料的应用

6.2　硬质合金和钢结硬质合金模具材料

6.2.1　硬质合金模具材料

6.2.2　钢结硬质合金模具材料

6.3　有色金属及合金模具材料

6.3.1　锌基合金模具材料

6.3.2　低熔点合金模具材料

思考题

第二篇　模具表面强化技术

7　金属构件的表层残余应力

7.1　残余应力的基本概念

7.1.1　残余应力的性质及平衡条件

7.1.2　残余应力的分类

7.1.3 残余应力的极限

7.2　残余应力的形成

7.2.1　不均匀塑性变形引起的残余应力

7.2.2　温度差异引起的残余应力

7.2.3　焊接形成的残余应力

7.2.4　金属的相变应力

7.3　残余应力对金属构件性能的影响

7.3.1　残余应力对疲劳强度的影响

7.3.2　残余应力对静载强度的影响

7.3.3　残余应力对加工精度的影响

7.3.4　残余应力对刚度的影响

7.3.5　残余应力对应力腐蚀的影响

7.4　残余应力的测量

7.4.1　应力释放法

7.4.2　物理方法

思考题

8　金属表面形变强化

8.1　金属表面形变强化的机理及主要方法

8.1.1　表面形变强化原理

8.1.2　表面形变强化的主要方法

8.2　喷丸强化

8.2.1　喷丸强化用的设备

8.2.2　喷丸材料

8.3　喷丸强化工艺参数对材料疲劳强度的影响

8.3.1　喷丸表层的残余应力

8.3.2　喷丸表面质量及影响因素

8.4　表面形变强化在模具表面强化工艺中的应用

思考题

9　表面淬火

9.1　感应加热表面淬火

9.1.1　感应加热基本原理

9.1.2　感应加热表面淬火工艺

9.1.3　超高频感应加热表面淬火

9.1.4　双频感应加热淬火和超音频感应加热淬火

9.1.5　冷却方式和冷却介质的选择

9.1.6　感应加热淬火件的质量检验

9.2　火焰加热表面淬火

9.2.1　火焰特性

9.2.2　火焰加热表面淬火方法

9.2.3　工艺参数选择

9.2.4　火焰淬火的质量检验

9.2.5　火焰淬火的安全技术要求

9.3　其他表面淬火方法简介

9.3.1　电解液淬火

9.3.2　接触电阻加热淬火

9.3.3　浴炉加热表面淬火

9.4　表面淬火方法在模具表面强化工艺中的应用

思考题

10　热扩渗技术

10.1　热扩渗技术的基本原理与分类

10.1.1　热扩渗技术的基本原理

10.1.2　渗层形成机理

10.1.3　热扩渗速度的影响因素

10.1.4　扩渗层的组织特征

10.1.5　热扩渗工艺的分类

10.2　渗碳

10.2.1　渗碳的目的及意义

10.2.2　渗碳方法

10.2.3　渗碳工艺

10.2.4　渗碳后的热处理

10.2.5　渗碳热处理后的组织与性能

10.2.6　渗碳在模具表面强化工艺中的应用

10.3　渗氮

10.3.1　渗氮的目的及意义

10.3.2　渗氮方法

10.3.3　渗氮工艺

10.3.4　渗氮工件的预处理

10.3.5　渗氮后的组织与性能

10.3.6　渗氮在模具表面强化工艺中的应用

10.4　碳氮共渗

10.4.1　碳氮共渗的特点及分类

10.4.2　碳氮共渗方法

10.4.3　碳氮共渗在模具表面强化工艺中的应用

10.5　渗硼

10.5.1　渗硼的特点及分类

10.5.2　渗硼方法

10.5.3　渗硼层的组织

10.5.4　渗硼在模具表面强化工艺中的应用

10.6 渗金属

10.6.1　渗金属的特点及分类

10.6.2　气体渗金属方法

10.6.3　液体渗金属方法

10.6.4　固体渗金属方法

10.6.5　渗金属法在模具表面强化工艺中的应用

思考题

11　等离子体扩渗技术

11.1　离子渗氮

11.1.1　离子渗氮的主要特点

11.1.2　离子氮化原理

11.1.3　离子渗氮设备

11.1.4　离子渗氮工艺

11.2　离子渗碳、离子碳氮共渗

11.2.1　离子渗碳原理及优点

11.2.2　离子碳氮共渗、离子氮碳共渗

11.3　等离子体扩渗技术在模具表面强化工艺中的应用

案例 离子氮化-PECVD TiN膜复合处理提高切边模具寿命研究

思考题

12　激光表面处理技术

12.1　激光表面处理设备

12.1.1　激光的产生

12.1.2　激光器

12.1.3　激光处理用的外围设备

12.2　激光表面改性工艺

12.2.1　激光表面相变硬化

12.2.2　激光表面熔覆与合金化

12.2.3　激光表面非晶化与熔凝

12.2.4　激光冲击硬化

12.3　复合表面改性技术

12.3.1　黑色金属复合表面改性技术

12.3.2　有色金属复合表面改性处理

思考题

13　电子束表面处理技术

13.1 电子束表面处理原理与设备

13.1.1　电子束表面处理原理

13.1.2　电子束表面处理设备

13.2　电子束表面处理工艺

13.2.1 电子束表面处理工艺的特点

13.2.2　电子束表面相变强化

13.2.3　电子束表面熔凝

13.2.4　电子束表面合金化

13.2.5　电子束表面非晶化

13.3 电子束表面改性技术在模具表面强化工艺中的应用

案例1 Cr12Mo1V1（D2）模具钢电子束表面改性研究

案例2　几种典型电子束表面改性处理实例与效果

思考题

14　电镀与化学镀

14.1 电镀

14.1.1　电镀基本知识

14.1.2　常用金属及合金电镀

14.1.3 电镀技术在模具表面强化工艺中的应用

14.2 电刷镀

14.2.1　电刷镀基本原理

14.2.2　常用金属电刷镀

14.2.3 电刷镀技术在模具表面强化工艺中的应用

14.3　化学镀

14.3.1　化学镀的基本原理

14.3.2　常用金属化学镀

14.3.3　化学镀技术在模具表面强化工艺中的应用

思考题

15　气相沉积技术

15.1 化学气相沉积（CVD）

15.1.1　化学气相沉积设备

15.1.2　沉积过程

15.1.3　工艺要求

15.1.4　化学气相沉积在模具表面强化工艺中的应用

15.2　物理气相沉积（PVD）

15.2.1　物理气相沉积的分类

15.2.2　真空蒸发镀膜

15.2.3　阴极溅射

15.2.4　离子镀

15.2.5　物理气相沉积在模具表面强化工艺中的应用

思考题

16　堆焊技术

16.1 概述

16.1.1　稀释率

16.1.2　熔合比

16.1.3　熔合区的成分、组织与性能

16.1.4　热循环的影响

16.1.5　热应力

16.1.6　堆焊工艺的主要应用

16.2　堆焊合金的种类及选择

16.2.1　铁基堆焊合金

16.2.2　镍基堆焊合金

16.2.3　钴基堆焊合金

16.2.4　堆焊合金的选取原则

16.3　堆焊方法的分类及选择

16.3.1　堆焊方法的分类及特点

16.3.2　堆焊方法的选择

16.4　堆焊技术在模具表面强化工艺中的应用

案例1　电渣堆焊锤锻模

案例2　大型镶块式修边模具的堆焊

思考题

17　热喷涂与热喷焊

17.1　热喷涂概述

17.1.1　热喷涂的基本原理

17.1.2　热喷涂涂层的结合机理

17.1.3　热喷涂技术的特点

17.2　热喷涂方法分类及一般工艺流程

17.2.1　热喷涂方法分类及特点

17.2.2　热喷涂的一般工艺流程

17.3　热喷涂材料的性能要求及分类

17.3.1　热喷涂材料的性能要求

17.3.2　热喷涂材料的分类

17.3.3　热喷涂材料的选取原则

17.4　热喷焊工艺及特点

17.4.1　热喷焊工艺的一般特点

17.4.2　热喷焊工艺的一般工艺流程

17.4.3　热喷焊工艺在模具表面强化中的应用

思考题

18　离子注入与电火花表面强化

18.1 离子注入

18.1.1　离子注入原理

18.1.2　离子注入特征

18.1.3　离子注入提高表面性能的机理

18.2　离子注入在提高模具使用寿命方面的应用

案例1　铝型材热挤压模具的离子注入

案例2　注塑模具的离子注入

案例3　一些常用工模具的离子注入改性效果

18.3　电火花表面强化技术

18.3.1　电火花表面强化原理

18.3.2　电火花表面强化过程

18.3.3　电火花表面强化特点及强化层特征

18.4 电火花表面强化技术在模具表面强化工艺中的应用

案例1　煤车弹簧三角盖落料冲裁模电火花表面强化

案例2　用电火花强化工艺修复锻模磨损表面

思考题

参考文献