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零件选材及其热处理工艺
一、机床主轴
1、工作条件及失效形式
主轴是机床主轴部件关键零件之一，关键起支承传动件和传输转矩作用，其工作条件为：
（1）承受交变载荷、交变弯曲载荷或拉—压载荷。
（2）局部（轴颈、花键等处）承受摩擦和磨损。
（3）特殊条件下受高温或介质作用。
主轴失效形式关键是疲惫断裂和轴颈处磨损，有时也发生冲击过载断裂，部分情况下发生塑性变形或腐蚀失效。
2、性能要求：
（1）因为机床主运动由其提供，主轴工作时运动精度对工件加工质量将产生直接影响，所以必需确保主轴工作时含有很高运动精度。
（2）高疲惫强度，以防轴疲惫断裂。
（3）优良综协力学性能，即较高屈服强度和抗拉强度、较高韧性，以防塑性变形及过载或冲击载荷作用下折断和扭断。
（4）局部承受摩擦部位含有高硬度和耐磨性，以防磨损失效。
（5）在特殊条件下工作时应含有特殊性能，如蠕变抗力、耐腐蚀性等。
3、主轴选材和热处理
不一样工作要求机床主轴，其性能要求是不一样，加工工艺也是有差异，所以选择材料及对应热处理工艺也会不一样．
3.1 一般机床主轴选材和热处理工艺
一般机床往往用于通常精度要求工件加工．机床主轴通常采取滚动轴承支承，直接影响主轴回转工作精度轴颈没有直接运动磨损．所以，针对主轴工作时承受交变载荷受力特征，通常选择综合机械性能很好材料．同时，作为提供机床主运动基准件，主轴几何质量好坏直接影响机床主运动精度，
所以通常对一般机床主轴关键表面几何质量提出下列要求⋯：
1) 轴颈直径精度为IT6，圆度、圆柱度应限制在直径公差之内；
2) 配合轴颈(装配传动件轴颈)相对支承轴颈(装配轴承轴颈)径向圆跳动为0．01～0．03 mm，端面圆跳动为0.005～0.010mm；
3) 支承轴颈表面粗糙度为Ra0．63～0．16µm，配合轴颈为Ra2.5—0.63µm．
从几何精度要求和经济性两方面考虑，主轴加工通常采取车削基础上磨削工艺来实现，可见，主轴用材必需同时含有良好车削工艺性和磨削工艺性．
3.1.1主轴选材
依据主轴工作环境和工作要求，一般机床主轴材料通常选择下列3类：
1) 中碳结构钢：常见牌号45，50，55结构钢；
2) 中碳合金钢：常见牌号40Cr，50Cr合金钢；
3) 锰钢：常见牌号65Mn合金钢．
3.1.2热处理工艺
通常首先采取整体表面淬火或整体调质后主轴头部内外锥、主轴颈及花键表面淬火，然后进行低温回火常规热处理工艺依据需要，硬度通常可控制在42—47HRC，45—50HRC或48—53HRC等3种状态．
在工程实际中，有时为得到很好耐磨性，应提升表面硬度，通常选择含碳量较高50。，55，50Cr，65Mn等结构钢，其淬火后低温回火硬度可达52—57HRC。
3.2精密机床主轴选材及热处理工艺
在精密机床上加工工件精度要求很高，所以精密机床主轴工作精度要求就更高．为提升机床使用效率和降低使用成本，同时要求主轴工作精度含有持久保持性，所以，在进行主轴支承设计时，常采取定心精度很高动压、静压或动静压滑动轴承支承．从理论上分析，静压轴承支承时主轴颈和轴瓦是不接触，动压轴承支承时主轴颈仅在开启阶段和轴瓦接触，所以其支承方法极有利于主轴回转精度持久保持．但在实际运行时，因受运动副几何精度、不平衡力、热变形、冲击载荷、振动等动、静态原因影响，轴颈支承油楔刚性并非很稳定，主轴回转中心漂移运动一直存在，主轴颈和支承轴瓦直磨损并不能完全避免．为此，必需经过合理选材及热处理来确保主轴颈耐磨性和几何精度稳定性．
3.2.1主轴选材
依据主轴使用要求和工作环境，精密机床主轴材料通常选择下列4类：
1) 合金渗氮钢：常见牌号38CrMoAIA；
2) 合金工具钢：常见牌号9Mn2V；
3) 滚动轴承钢：常见牌号GCrl5；
4) 合金渗碳钢：常见牌号20Cr，20CrMnTi．
3.2.2热处理工艺
1) 38CrMoAlA．热处理工艺：退火一调质一高温除应力一渗氮。
退火：完全退火，消除铸造应力，在切削加工前进行；
调质：930℃*3 h油或水冷，650℃*5～6 h高温回火，HB265～295，金相检验离表面10mm处铁素体量小于5％，在外圆精车前进行；
高温除应力：630℃*5 h炉冷，350℃出炉风冷，消除切削加工引发残余应力，在粗磨外圆后进行；
渗氮：500℃～520℃*5 h+550℃～560℃*25 h二段氮化，氮化层深度大于0．45 mm，硬度大于950HV，脆化小于2级，在外圆精磨前进行．
2) 9Mn2V．热处理工艺：球化退火一调质一中频淬火一人工时效．
球化退火：760 ℃*4 h或690℃*6 h，球化1.5～5级，网络1～3级，在切削加工前进行；
调质：800℃*3 h油冷，630℃～650℃高温回火，HB250±30，在外圆精车前进行；
中频淬火：2 500周连续加热冷却，有显著变形时校直，850℃水冷，过冷度小于5 mm，淬硬层3～5 mm，
180℃*8 h低温回火，在外圆精车后进行；
人工时效：160℃*12～24 h，在外圆精磨前进行．
二、齿轮类零件
1、齿轮工作条件和失效形式
齿轮是应用广泛机械零件，关键起传输扭矩、变速或改变传力方向作用。其工作条件是：
（1） 传输扭矩时齿根部承受较大交变弯曲应力。
（2） 齿啮合时齿面承受较大接触压应力并受强烈摩擦和磨损。
（3） 换挡、起动、制动或啮合不均匀时承受一定冲击力。
齿轮失效形式关键是齿折断（包含疲惫断裂和冲击过载断裂）和齿面损伤（包含接触疲惫麻点剥落和过分磨损）。
2、性能要求
依据齿轮工作条件和失效形式，齿轮材料应含有以下性能：
（1） 高抗弯疲惫强度，以防齿轮疲惫断裂。
（2） 足够高齿心强度和韧性，以防齿轮过载断裂。
（3） 足够高齿面接触疲惫强度和高硬度及耐磨性，以防齿面损伤。
（4） 很好工艺性能，方便于制造和热处理等。
3、齿轮选材及热处理
齿轮用材绝大多数是钢（锻钢和铸钢），一些开式传动齿轮可用铸铁，特殊情况下还可采取有色金属和工程塑料。
确定齿轮用材关键依据是：齿轮传动方法（开式或闭式）、载荷性质和大小（齿面接触应力和冲击负荷等）、传动速度（节圆线速度）、精度要求、淬透性及齿面硬化要求、齿轮副材料及硬度值匹配情况等。
（1）钢制齿轮
钢制齿轮有型材和锻件两种毛坯形式。通常铸造齿轮毛坯纤维组织和轴线垂直，分布合理，故关键用途齿轮全部采取铸造毛坯。
钢制齿轮按齿面硬度分为硬齿面和软齿面：应齿面硬度＜350HBW为软面；齿面硬度＞350HBW为硬齿面。
1）轻，低、中速，冲击力小，精度较低通常齿轮，选择中碳钢（如Q255、Q275、40、45、50、50Mn等）制造。常见正火或调质等热处理制成软齿面齿轮，正火硬度为160~200HBW；调质硬度通常为200~280HBW(≤350HBW)。这类齿轮硬度适中，齿形加工可在热处理后进行，工艺简单，成本低。关键用于标准系列减速箱齿轮，和冶金机械、重型机械和机床中部分次要齿轮。
2）中载，中速、受一定冲击载荷、运动较为平稳齿轮，选择中碳钢或合金调质钢（如45、50Mn、40Cr、42SiMn等）制造。其最终热处理采取高频或中频及低温回火．制成硬齿面齿轮，齿面硬度可达50～55HRC，齿心部保持原正火或调质状态，含有很好韧性。大多数机床齿轮属于这种类型。
3）重载，中、高速，且受较大冲击载荷齿轮，选择低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢（如20Cr、20MnB、20CrMnTi、30CrMnTi等）制造。其热处理是渗碳、淬火、低温回火，齿轮表面取得58～63HRC高硬度．因淬透性高，齿心部有较高强度和韧性。这中齿轮表面耐磨性、抗接触疲惫强度、抗弯强度及心部抗冲击能力全部高于表面淬火齿轮，但热处理变形较大，在精度要求较高时应安排磨削加工。关键用于汽车、拖拉机变速箱和后桥中。
内燃机车、坦克、飞机上变速齿轮，其负载和工作条件比汽车更关键、更苛刻，对材料性能要求更高，应选择含合金元素较多渗碳钢（如20Cr2Ni4\18Cr2Ni4WA）制造，以取得更高强度和耐磨性。
4）精密传动齿轮或磨齿有困难硬齿面齿轮(如内齿轮)，要要求精度高，热处理变形小，宜采取氮化钢（如38CrMoAl等）制造。热处理采取调质及氮化。氮化后齿面硬度高达850～1 200H V (相当于65～70HRC)，热处理变形极小，热稳定性好(在500～550℃仍能保持高硬度)，并有一定耐蚀性。其缺点是硬化层薄，不耐冲击，不适用重载齿轮，多用于载荷平稳精密传动齿轮或磨齿困难内齿轮。
（2）铸钢齿轮
一些尺寸较大(如直径大于400mm)、形状复杂并受一定冲击齿轮，其毛坯用铸造难以加工时需要采取铸钢。常见碳素铸钢为ZG270—500、ZG310—570、ZG340—640等。载荷较大采取合金铸钢，ZG40Cr、ZG35CrMo、ZG42MnSi等。
铸钢齿轮通常是在切削加工前进行正火或退火，以消除铸造内应力，改善组织和性能不均，从而提升切削加工性。要求不高、转速较慢铸钢齿轮，可在在退火或正火处理后应用；对耐磨性要求较高，可进行表面淬火（如火焰淬火）。
（3）铸铁齿轮
灰铸铁可用于制造开式传动齿轮，常见牌号有HT200、HT250\HT300等。灰铸铁组织中石墨能起润滑作用，减摩性很好，不易胶合，切削加工性能好，成本低。其缺点是抗弯强度差，性脆，耐冲击性差。只适适用于制造部分轻载、低速、不受冲击齿轮。
因为球墨铸铁强韧性很好，在闭式齿轮传动中，有用球墨铸铁（如：QT600—3、QT450—10、QT400—15等）替换铸钢趋势。
铸铁齿轮在铸造后通常进行去应力退火或正火、回火处理，硬度在170～269HBW之间，为提升耐磨性还可进行表面淬火。
（4）有色金属齿轮
对仪表齿轮或接触腐蚀介质轻载齿轮，常见抗蚀、耐磨有色金属型材制造。常见有黄铜（如H62）、铝青铜（如QA19—4）、硅青铜（如QSi3—1）、锡青铜（QSn6.5—0.1）。硬铝和超硬铝（如2A12、7A04）可制作轻质齿轮。另外，对蜗轮蜗杆传动，因为传动比达、承载力大，常见锡青铜制作蜗轮（配合钢制蜗杆），以减摩、降低咬合和黏着现象。
（5）工程塑料齿轮
在轻载、无润滑条件下工作小型齿轮，能够选择工程塑料制造。常见有尼龙、聚碳酸酯、夹布层压热固性树脂等。工程塑料含有重量轻、摩擦系数小、减震、工作噪音小等特点，适适用于制造仪表、小型机械无润滑、轻载齿轮。其缺点是强度低，工作温度较低，不宜用于制作承受较大载荷齿轮。
（6）粉末冶金材料齿轮
这种齿轮通常适适用于大批量生产小齿轮，如汽车发动机定时齿轮（材料Fe-C0.9）、分电器齿轮（材料Fe-C0.9—Cu2.0）、农用柴油机凸轮轴齿轮（材料Fe-Cu-C）、联合收割机中油泵齿轮等。
4、经典齿轮材料举例及热处理
（1）机床齿轮
机床齿轮属于运行平稳、负荷不大、工作条件很好一类，通常选择碳钢制造。经高频感应热处理后硬度、耐磨性、强度及韧性已能满足性能要求。
下面以CM6132机床中齿轮为例分析。
材料：45钢
热处理技术条件：正火，840～860℃空冷，硬度160～217HBW；高频感应加热喷水冷却，180～200℃低温回火，硬度50～55HRC。
加工工艺路线：铸造—正火—粗加工—调质+半精加工—高频淬火及低温回火—精磨。
正火可使同批坯料含有相同硬度，便于切削加工，使组织均匀，消除铸造应力。对通常齿轮来说，正火也能够作为高频淬火前预备热处理工序。
调质可使齿轮含有较高综协力学性能，提升齿轮心部强度、韧性，使齿轮能够承受较大弯曲应力和冲击应力。
高频淬火机低温回火是给予齿轮表面性能关键工序，经过高频淬火能够提升齿轮表面硬度和耐磨性，增强抗疲惫破坏能力；低温回火是为了消除淬火应力。
（2）汽车、拖拉机齿轮
汽车、拖拉机齿轮将发动机动力传输到后轮，并起倒车作用，工作时承载、磨损及冲击负荷较大。
要求齿轮表面有较高耐磨性和疲惫强度，心部有较高强度（Ra＞1000N/mm2）及韧性（ak＞60J/cm2）。选材及加工工艺路线有以下两种方法。
1）选择20CrMnTi进行渗碳
热处理技术条件：表层Wc=0.8％～1.05％,渗碳层深度为0.8～1.3mm，齿面硬度58～62HRC，心部硬度33～45HRC。
加工工艺路线：铸造—正火—粗加工、半精加工—渗碳淬火、低温回火。
该齿轮属于大批量生产，考虑到形状、结构特点，毛坯采取模锻件，以提升生产率节省材料，使纤维分布合理，提升力学性能。
热处理方法：正火，950～970℃空冷，硬度179～217HBW；渗碳920～940℃，保湿4～6h，预冷至830～850℃直接入油淬火，低温回火180±10℃，保温2h。
2）选择40Cr进行碳氮共渗。
加工工艺路线：铸造—正火—粗加工、半精加工—碳氮共渗、淬火及低温回火。
热处理技术条件：表层WC=0.65％～0.9％，碳氮总质量分数为1.0％～1.25％％，渗层深度0.2～0.4mm,齿面硬度58～63HRC, 心部硬度37～42HRC。
热处理方法：正火，840～870℃空冷，硬度187～241HBW；碳氮共渗830～850℃，保温1～2h，直接油淬，低温回火180±10℃，保温2h。
三、弹簧零件
弹簧是利用材料弹性和弹簧结构特点，在产生变形及恢复变形时，能够把机械能或动能转换成形变能，或把形变能转换成动能或机械能。因为弹簧这种特征，使其作为关键基础零件，小至机械钟表发条、枪栓弹簧到生活用具，如测力器和弹簧秤中弹簧，大至多种汽车全部离不开减振弹簧等，所以，弹簧应用很广泛。
1、工作条件和失效形式
一般弹簧通常是在室温、大气条件下承受载荷，有些弹簧是在不一样介质、不一样温度下工作。在外力作用下，弹簧材料内部往往产生弯曲应力或扭转应力。板簧承受最大应力是在根部或在凹表面，而螺旋弹簧承受最大切应力是在弹簧圈内侧表面。所以，弹簧实效形式往往在这些部位发生。
总结其失效形式关键是疲惫断裂和应力松弛。
2、性能要求
在力学性能方面，因为弹簧是在弹性范围内工作，不许可产生永久塑性变形，所以要求弹簧材料有很高弹性极限、屈服强度和抗拉强度；因为弹簧通常是在长时间、交变载荷下工作，所以要求弹簧有很高疲惫寿命；有些弹簧是在较高工作温度下或在腐蚀环境中工作，则要求弹簧材料有良好耐热性或耐腐蚀性。
对于要求淬火而截面尺寸较大弹簧，要求钢材有合适淬透性，较小过热敏感性和表面脱倾向性。在冷热成形时要求材料含有良好卷制绕簧性能，方便提升弹簧制造质量。
3、选材及热处理
在选材时，对于弹簧功效、关键程度、使用条件、加工和热处理和经济性很多原因综合考虑同时，首先要以抗疲惫性能为主进行选择。制造弹簧用材料按其化学成份分类，有碳素弹簧钢和多种合金弹簧钢和铁基、镍基、钴基、铜基等弹性合金。
以弹簧钢及其热处理为例：
（1）热轧弹簧钢
热轧弹簧钢大部分是圆钢和扁钢，用以制造尺寸较大（弹簧直径d＞8mm时）热卷制螺旋弹簧和板簧。弹簧成形后必需经过淬火和回火处理。如60Si2Mn钢制造汽车板簧工艺路线为：
扁钢剪制—机械加工（孔加工）—加热压弯—淬火—中温回火—喷丸强化
热成形弹簧也可采取等温淬火取得下贝氏体或变形热处理，对提升弹簧性能和使用寿命有显著效果。
（2）弹簧钢丝和钢带
弹簧钢丝按供给状态分为冷拔弹簧钢丝、油淬火回火钢丝及退火钢丝等，这些钢丝全部是经过热处理而取得较高弹性。对于薄片弹簧，比如多种钟表发条、碟簧、点火线圈弹簧和多种弹簧垫圈，常常使用乳50A、65、75、85、95或T7A～T12A等钢带来制造。对于要求高强度和耐磨性好弹簧，则宜选择79A、T12A钢带。
四、切削刀具
切削刀具泛指丝锥、板牙、钻头、车刀、铣刀、锯条、拉刀等工具，作为刀具通常由工作部分和夹持部分组成。刀具材料关键是指工作部分材料。
1、工作条件及失效形式
在切削过程中，刀具材料在强烈摩擦、高温、高压下工作，还要承受弯曲应力、扭转应力、冲击和振动等，由此造成失效形式有：
（1）磨损 刀具切削部位和工件被切削部位强烈摩擦，使刀具前刀面、后刀面等发生磨损。
（2）断裂 切削刀具在冲击力及振动作用下折断或崩刃。
（3）刀具刃部软化 伴随切削过程进行，因为刀具刃部温度不停升高，若刀具材料热硬性低或高温性能不足，会致使刃部硬度显著下降而丧失切削加工能力。
2、性能要求
为避免（或降低）产生上述刀具失效现象，刀具材料应含有以下基础性能：
(1)通常有较高硬度（通常60HRC以上）。
(2)有很好耐磨性。
(3)有较高热硬性。
(4)有足够强度和韧性。
(5)有很好工艺性能，如淬透性、焊接性及刃磨性等。
能完全满足上述全部性能刀具材料几乎没有，而且不一样工件材料和加工要求不一样。对刀具材料性能要求也不一样，所以应依据不一样加工要求选择适宜刀具材料。
3、经典刀具选材及热处理
(1)麻花钻
麻花钻是应用最广钻孔工具，切削时钻头在封闭内表面工作，因为钻头切削刃一直处于连续切削状态，且切削时排屑、冷却困难和钻头和工件和钻屑之间摩擦，全部会产生大量切削热，切削温度较高，所以，除要求较高硬度（62～65HRC）、耐磨性和一定韧性外，还要求含有较高热硬性。另外，麻花钻形状复杂，钻心比较微弱，要求热处理变形要小。依据麻花钻工作条件和性能要求，通常选择高速钢（如W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V钢等）制造，其中W6Mo5Cr4V2钢不仅含有较高硬度、耐磨性及高热硬性，且韧性比W18Cr4V高，钻孔时不易脆断。其加工工艺路线以下：
铸造—球化退火—加工成形—淬火—三次高温回火—磨削—刃磨—检验
麻花钻毛坯采取铸造（或轧制）成形，经过压力加工改善碳化物分布，同时取得所需尺寸和形状。球化退火是为了降低硬度、便于切削、消除内应力，并为最终热处理做好组织准备。因为高速钢导热性很差，麻花钻在淬火加热过程中要进行一次预热，避免在此期间产生形变和裂纹，1270～1280℃淬火和550～570℃三次回火是为了取得高硬度、高热硬性、高耐磨性及一定韧性，其最终组织为回火马氏体+碳化物+少许残留奥氏体。
(2)手用铰刀
手用铰刀是铰孔工具，关键用于降低钻削后孔表面粗糙度值，以确保孔形状和尺寸达成所需加工精度。在加工过程中，手用铰刀刃口受到较大摩擦，它关键失效形式是磨损和扭断，故手用铰刀对力学性能关键要求是：刃口含有高硬度、耐磨性以预防磨损，心部含有足够强度和韧性以抵御扭断，并应含有良好尺寸稳定性。手用铰刀常见材料为CrWMn（微变形钢）。
手用铰刀应含有较高含碳量，以确保淬火后取得高硬度；少许合金元素可提升钢淬透性性，并形成碳化物，提升钢耐磨性。选择CrWMn（微变形钢）淬火时变形量小，可确保手用铰刀尺寸精度。其加工工艺路线以下：
铸造—球化退火—加工成形—去应力退火—铣齿、铣方柄—淬火—低温回火—磨削—刃磨—检验
五、冷作模具
在常温下对材料进行压力加工模具称为冷作模具。常见冷作模含有：冲裁模、拉深模、拉丝模、冷镦模、冷挤压模等。
冷作模具在常温下使坯料变形，坯料变形抗力很大，所以模具工作条件很恶劣，工作部分也受到了强烈挤压、摩擦和较大冲击载荷作用。冷作模具使用时温度通常不超出200～300℃.
冷作模具正常失效形式是磨损。但假如模具选材、热处理或结构设计不妥，常会因变形、崩刃、开裂而出现早期失效。为了使冷作模具不易变形，耐磨损，不开裂，在高应力作用下保持尺寸精度不发生改变，冷作模具用钢应该含有高强度、高硬度、高耐磨性和足够韧性，而且要求冷、热加工工艺性要好，对热硬性要求不高。
1、冲裁模选材及热处理
冲裁模是一个带有刃口，被加工材料沿着模具刃口轮廓发生分离模具，包含落料、冲孔、切边、剪切模具等。
(1)工作条件、失效形式 从板料被冲裁过程可分为：弹性变形、塑性变形、裂纹产生和裂纹扩展等四个阶段。因为被加工材料产生塑性变形，故冲裁模工作部分，尤其是刃口受到强烈摩擦，所以冲裁模关键失效形式是磨损。另外，冲裁模还受到一定冲击力、剪切力和弯曲力作用。有时因结构不合理或选材及热处理不妥而出现崩刃、镦粗、折断等现象，从而造成模具过早失效。
(2)性能要求 为确保冲裁模不因过早磨损而失效，必需有高硬度和耐磨性；为预防冲裁模工作过程中出现崩刃、折断现象，强调模具应含有较高抗弯强度及一定韧性。
(3)选材标准 为了满足模具高硬度、高耐磨性和高强度要求，所选择钢材通常应含有较高碳含量，而且还要考虑冲裁模所加工材料种类、形状、尺寸及生产批量等原因。用于制造冲裁模经典钢种有：碳素工具钢、低合金冷作模具钢、Cr12型钢、高碳中铬钢、高速钢、低碳高速钢等。
(4)应用举例 硅钢片冲模（凹模）选材及热处理
1）选材。因为硅钢片加工批量大，确保模具使用寿命是应首先考虑要素，能够满足此要求钢种很多，常见是Cr12冷作模具钢。Cr12高碳（Wc=2％～2.3％）可确保模具含有高硬度、强度和极高耐磨性。铬加入可大幅度提升钢淬透性（油淬临界直径为200mm），并使钢经过高温淬火后残留奥氏体量增加，从而降低了钢淬火后变形倾向。
2）工艺路线。Cr12冷作模具钢加工工艺路线以下：
铸造—球化退火—切削—去应力退火—淬火—回火—磨削—检验
3）热处理工艺说明。球化退火是为了消除铸造应力，降低硬度，方便切削，取得索氏体+碳化物组织，为淬火做组织准备；去应力退火可消除加工应力，减小模具淬火时变形。
淬火时应注意：要两次盐炉中预热，然后进行分级淬火，以降低模具应力和变形开裂倾向。
为降低残留奥氏体、提升强度，常在淬火后采取冷处理。
2、拉深模选材及热处理
拉深是变形区在一拉一压应力状态作用下，使板料（浅空心坯）成为空心件（深空心件）而厚度基础不变加工方法。它关键由凸模、凹模和压边圈组成。
(1)工作条件、失效形式 拉深模工作过程中，凹模承受强烈摩擦和径向应力，凸模承受摩擦和压缩应力。因为被加工材料猛烈变形和和型腔摩擦，使局部温度升高。高速拉深时，模具工作表面温度可达400～500℃，使坯料和型腔表面焊合，撕裂后粘附在型腔表面，形成坚硬“小瘤”，造成粘模。模具表面小瘤会造成产品表面磨损和擦伤，从而降低了共件表面质量。故拉深模关键失效形式为磨损。
(2)性能要求 为确保产品外观，模具表面不许可出现磨损痕迹，故冷拉深模必需含有较低表面粗糙度值、良好润滑条件及较高耐磨性。
(3)选材标准 拉深模材料选择应依据坯料种类、产品形状和批量大小来决定。应在确保产品数量和质量基础上，尽可能地降低成本。对于直径小于75mm零件小模具，应优先考虑材料性能，因为材料费用只占模具生产中很小百分比（即使是高合金工具钢，材料费用也大于模具总成本5％）；而制造直径大于200mm零件模具时，材料费用很高，故选材时应综合权衡材料成本和性能，如采取工具钢镶块制作或采取合金铸铁制作也不失为一个节省选择。
对于圆形制品和小批量生产，可采取碳素工具钢；中批量生产，可采取低合金工具钢；形状不规则产品或大批量生产，可采取Cr12MoV钢；大批量生产可采取硬质合金。
(4)应用举例 生产防尘盖（材料为Cr6WV钢）拉深模选材及热处理。
1）材料。原用材料为GCr15，模具使用寿命为5000件。现选择GW50钢结硬质合金[以WC为硬质相，其它为粘结相（Fe及少许C、Mo、Cr等）]制造，可显著提升模具使用寿命，达几十万件。
和GCr15相比，GW50钢结硬质合金材料含有高硬度、耐磨性、刚度、抗氧化性、耐蚀性和高热硬性，避免模具产生划痕，能确保产品表面质量，提升了拉深模使用寿命。
2）热处理工艺。GW50钢结硬质合金淬火回火工艺图7-6所表示，可取得马氏体+少许残留奥氏体+WC+合金碳化物，硬度为65～68HRC。
图7-6　GW50钢结硬质合金淬火、回火工艺

参考文件：
【1】齐乐华：《工程材料和机械制造基础》（，4）高等教育出版社。
【2】王文奎、俞学人：《机床主轴选材及热处理工艺》(绍兴文理学院机电系，浙江绍兴31)。
【3】崔明铎：《工程材料及其热处理》（,7）机械工业出版社
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