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[日] 并木邦夫 著，高娟 译

图书标签:

• 模具材料
• 模具设计
• 材料科学
• 机械工程
• 制造技术
• 日本技术
• 工业工程
• 金属材料
• 技能培训
• 工程技术

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111458104

版次：1

商品编码：11473144

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 日本经典技能系列丛书

开本：32开

出版时间：2014-05-01

用纸：胶版纸

页数：209

字数：194000

正文语种：中文

内容简介

　　《日本经典技能系列丛书：模具材料性能与应用》从模具材料应用、开发、市场指南的角度出发，汇集了模具材料的技、工、贸情况，力求简明扼要，图文并茂，归类便查，增强实用性，以适应与模具材料有关的各类人员在市场经济发展中的业务需要。

作者简介

金属材料工学博士，毕业于日本东北大学，曾就职于大同特殊钢株式会社。2003年起担任日本特殊钢行业期刊《特殊钢》杂志的编辑委员长。他的主要研究内容有工模具钢、机械结构钢、表面硬化处理等，在大同特殊钢株式会社曾担任生产技术室长、工具钢技术开发部长、理事，现为大同特殊钢株式会社顾问。并木先生现在仍然活跃在工模具钢技术服务的第一线，还经常为欧美、东南亚和中国的用户、经销商、员工等进行培训，深受好评。

内页插图

目录

第1章 何谓模具 1.1 常用产品的制造方法及其模具 1.2 模具的定义 1.3 产品的成形方法与模具 1.4 模具产业的发展趋势 1.4.1 模具产业的变迁 1.4.2 模具产值 1.5 模具的制作过程与模具材料的重要性

第2章 模具与模具材料的历史 2.1 铁的历史 2.1.1 金属的问世 2.1.2 铁的问世 2.1.3 欧洲炼铁的进步 2.2 工模具钢的历史 2.2.1 合金钢的问世 2.2.2 向实用钢的进化 2.2.3 近代工模具钢的发展过程 2.3 日本的钢铁发展史与特殊钢 2.3.1 日本的钢铁发展史 2.3.2 特殊钢的制造与工模具钢 2.4 模具的历史

第3章 模具材料的性能要求 3.1 模具材料的基本性能 3.1.1 显微组织 3.1.2 硬度 3.1.3 淬透性 3.1.4 耐磨性 3.1.5 强度——抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度 3.1.6 疲劳性能 3.1.7 韧性 3.1.8 高温强度 3.1.9 合金元素对工模具钢的影响 3.2 模具制作的性能要求 3.2.1 切削性 3.2.2 尺寸稳定性 3.2.3 镜面性 3.2.4 焊接修复性

第4章 模具材料面面观 4.1 JIS规定的工具钢 4.1.1 碳素工具钢 4.1.2 合金工具钢 4.1.3 高速工具钢 4.2 用作模具材料的品牌钢 4.3 冷作模具钢 4.3.1 损伤形式与性能要求 4.3.2 冷作模具钢的化学成分与性能定位 4.3.3 冷作模具钢的性能 4.3.4 冷作模具钢的选用方法 4.3.5 冷作模具的未来发展趋势 4.4 热作模具钢 4.4.1 损伤形式 4.4.2 热作模具钢的化学成分与性能定位 4.4.3 锻造模具用钢 4.4.4 压铸模具用钢 4.4.5 热挤压模具用钢 4.4.6 热作模具钢的选用方法 4.5 塑料模具钢 4.5.1 塑料模具的发展背景 4.5.2 塑料模具的性能要求 4.5.3 塑料模具钢与性能定位 4.5.4 特殊的塑料模具钢 4.5.5 塑料模具钢的选用方法 4.5.6 塑料模具的制作技术 4.6 橡胶模具和粉末成形模具材料的选用 4.7 有色金属 4.7.1 锌合金、铜合金和铝合金 4.7.2 硬质合金

第5章 赋予模具活力的热处理 5.1 何谓热处理 5.1.1 模具材料的热处理 5.1.2 热处理与相变 5.2 热处理的基础知识 5.2.1 正火 5.2.2 退火 5.2.3 淬火 5.2.4 回火 5.2.5 固溶处理和时效硬化 5.3 实际生产中模具材料的热处理过程 5.3.1 碳素工具钢 5.3.2 低合金工具钢 5.3.3 高合金工具钢 5.3.4 高速工具钢 5.4 热处理的常见问题与解决措施 5.4.1 淬火开裂 5.4.2 硬度不足 5.4.3 尺寸变形 5.4.4 其他 5.5 表面硬化处理和表面改性 5.5.1 氮化 5.5.2 扩散处理 5.5.3 镀层

第6章 模具材料的制造方法 6.1 特殊钢的制造方法 6.2 熔炼和精炼 6.3 重熔精炼 6.3.1 真空电弧重熔 6.3.2 电渣重熔 6.3.3 适合重熔精炼的模具钢举例 6.4 锻钢和轧钢的制造方法 6.5 粉末高速工具钢的制造方法 6.6 二次加工 6.7 模具材料的检验项目与试验方法 6.7.1 化学成分 6.7.2 组织检验 6.7.3 力学性能试验 6.7.4 无损检测

第7章 模具材料的今后 7.1 今后对模具材料的期待 7.2 全球化发展 7.3 模具材料与材料技术工作者 ●“铁”的语源 ●成为历史遗产的炼钢电炉 ●探索微观世界 ●用研究者名字命名的显微组织 ●浅谈钢种牌号的含义 ●金相组织学的地图——相图 ●埃菲尔铁塔是用钢铁建成的吗？ 穿插小专栏 附录工具钢钢号近似对照表 ●“铁”的语源 ●成为历史遗产的炼钢电炉 ●探索微观世界 ●用研究者名字命名的显微组织 ●浅谈钢种牌号的含义 ●金属工艺学的地图——相图 ●埃菲尔铁塔是用钢铁建成的吗？ 穿插小专栏 “铁”的语源 成为历史遗产的炼钢电炉 探索微观世界 用研究者名字命名的显微组织 浅谈钢种牌号的含义 金属工艺学的地图——相图 埃菲尔铁塔是用钢铁建成的吗？ 穿插小专栏

精彩书摘

　　1．4 模具产业的发展趋势
　　1．4．1 模具产业的变迁
　　本节主要介绍模具产业的变迁及当前状况。图1—5所示为近50年来，日本主要产业的发展与模具产业的变迁。模具产业的70％与汽车和家电产业有关。伴随着这些产业的进步，模具产业也随之发展起来。虽然第二次世界大战过后，汽车对平民百姓来说还是高不可攀的奢侈品，冰箱、洗衣机、黑白电视机也曾被称作“三大件”，但都随着经济的高度增长，家庭普及率显著增加。
　　其后，随着电子工业的进一步发展，汽车和家电产业经历了注重“轻薄短小”的袖珍阶段，步人了多样化时期。在这一阶段，为减少贸易摩擦，依赖于出口的汽车、家电的生产基地开始向国外转移。另外，由于全球变暖和环境问题被提到议事日程上来，这一时期注重应对汽车排放限制和轻型化。同时，在模具制造方面，信息网络化也得到了发展。
　　接下来，经历了泡沫经济时期。1989年泡沫经济崩溃后，各行各业为了生存不得不采取严格措施，在降低成本、缩短交期等方面进行重整和改革。另一方面，称为ⅡT革命的新“三大件”一一数码相机、手机、计算机等数码产品有了大幅度增长。尤其是此类产品更新换代快、上市间隔日趋缩短，导致其使用周期也不断缩短，这些都是它们的共同点。
　　目前，为了进一步降低成本，以东南亚和中国为中心的海外生产规模逐渐扩大，当地的模具生产水平也在逐步提高。这期间遭遇2008年全球金融危机，还有日元升值对出口竞争力的削弱，都进一步促进了模具的海外生产及当地采购的形成。
　　在主要产业的这些变迁之中，20世纪60年代之前模具产业还主要依靠擅长传统技能的工匠。而后，模具材料的供应从黑皮材料发展到六面加工板材等，加工深度增加。如图1．6所示，在模具的流通过程中，与以往的供应黑皮材料相比，如今已采用加工成白皮材料及标准件的白皮平板材，或进一步钻孔及粗加工等，这些已在材料加工厂家中达成共识。以往多是委托专业热处理厂家进行热处理，后来材料销售商自己设立热处理部门的比例逐渐增加。在流通阶段的这些变化，大大缩短了用户的模具制作周期。
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前言/序言

　　从汽车、家电、数码电器到Et用品，铁、铝及塑料产品等在我们的生活中随处可见。大量制造这些产品或零部件的成形工具就是模具。对模具的要求主要是在保证高精度的同时发挥其各种功能，并具有较长寿命。用来制作模具的材料就是模具材料。虽然消费者几乎不直接接触它们，但它们才是建造我们多彩生活的“幕后英雄”。

　　用作模具材料的钢主要是工模具钢，是特殊钢的一种。特殊钢属于钢铁材料，钢铁材料属于铁，铁又归类为金属。人类自石器时代起，经历了青铜器时代，在掌握了铁的应用后进人铁器时代，从而获得了大幅度的发展。人类与其他动物的不同之处在于火和工具的使用，作为工具的模具就是用具，因此在一定意义上来说，模具为人类的发展做出了贡献。

　　本书于2006年作为面向日本国内初学者的教科书而出版。具有一定专业知识的人员或其他领域的技术人员，通过本书可以温习基础技术及学习新技术。因此本书内容不限于介绍原理，对来自实际应用方面的课题、具体的模具材料、材料的热处理工艺等也作了介绍，并尽可能做到通俗易懂。另外，为方便东南亚国家及一些通用英语国家的模具材料工作者使用，还出版了英文简装版本。因此其读者不仅是大同特殊钢集团的员工，而且包括广大用户们。

　　承蒙多年从事中国模具行业指导工作的周永泰先生的引荐，得到出版中文版本的机会。中国汽车和家电等产业的发展令人瞩目，模具行业的某些领域已达到国际水准。另外，追溯历史可知，中国曾为日本之师，日本今后也需要与中国进一步加强合作，所以非常高兴能出版中文版本，并对周永泰先生亲自予以审阅指导深表感谢。

　　本书于2006年出版以来已经过了7年，其中有些统计数据及各模具材料生产厂家的品牌等已经陈旧，因此借此出版机会尽可能对内容进行了更新修订。

　　特殊钢与普通钢的不同之处是“含有台金元素，热处理后使用”。作为模具材料使用的工模具钢含有多种合金元素，并进一步利用正火、淬火、回火等热处理工艺来使其特性得到更好的发挥，正可谓是特殊钢中的特殊钢。从这个意义上讲，学习并掌握好作为模具材料使用的模具钢的知识，即可窥一斑而知全豹。对于模具钢的钢种来说，既有各国标准规定的钢种，也有企业钢种。这是因为虽然钢的成分相同，但是厂家通过各自的成分设计和制造方法赋予材料独特的“味道”，并经过长期实践检验而树立良好的信誉，逐渐形成了自己的品牌．因此，本书也根据需要，就JIS钢以外的钢种牌号也进行了说明，并列出了主要钢种牌号的对照表。

　　希望这本拙著的出版，能为增进中曰双方模具材料及相关行业工作的交流合作尽微薄之力。

　　最后，对反复精读原著，为中文版翻译尽力的大同特殊钢株式会社高娟女士表示衷心的感谢。

　　並木邦夫

　　2014年1月于日本东京

模具制造工艺与现代材料科学研究 丛书副标题：面向高端装备制造的材料选型与优化设计 丛书主编：XXX 教授 / XXX 工程师 本书涵盖范围： 本书籍深入探讨了现代模具制造领域所依赖的关键材料科学基础、先进加工技术以及面向高性能、高精度生产的材料应用策略。全书内容聚焦于如何通过材料的选择与优化，提升模具的服役性能、延长使用寿命，并降低制造成本。 第一部分：模具材料的微观结构与宏观性能调控 本部分首先回顾了模具钢材的基础冶金学原理，重点分析了不同合金元素（如铬、钼、钒、镍）对碳化物形成、晶粒度控制以及热处理响应的影响。详细阐述了高性能模具钢的晶体结构、相变过程（如马氏体转变、析出强化）如何直接关联到材料的硬度、韧性和抗疲劳性能。 1.1 特种钢材的冶金基础： 深入剖析了高碳合金钢、高速钢以及粉末冶金工具钢的成分设计理念。阐述了如何通过精确控制合金成分，实现对钢材在特定工作环境（如高温、高压、强腐蚀）下的性能优化。内容包括新型高氮钢和纳米结构钢在模具制造中的应用潜力。 1.2 热处理工艺对性能的决定性影响： 详细介绍了真空热处理、渗碳、渗氮、表面淬火等关键热处理工艺。着重分析了不同淬火介质（油、盐浴、气体）对残余应力分布和表面硬化层深度的影响。还包括了先进的热等静压（HIP）技术在消除内部孔隙、提升材料均匀性方面的应用案例。 1.3 材料的疲劳与断裂机制研究： 阐述了模具失效的主要形式，如接触疲劳（剥落）、热疲劳和应力腐蚀开裂。通过引入断裂力学参数（如应力强度因子、断裂韧性$K_{IC}$），指导工程师如何评估和预测模具在循环载荷下的寿命。对塑性变形区与微裂纹萌生机制进行了详细的微观尺度分析。 第二部分：先进模具材料的性能评估与选型指南 本部分提供了针对不同类型模具（如冲压模、注塑模、压铸模）的材料选择标准和性能对比数据库。 2.1 高性能冷作模具材料： 重点研究了D2、H13等经典材料的改进型，以及新型高耐磨工具钢在高速冲裁和深拉伸工艺中的应用。提供了基于A-M曲线（抗磨损-可加工性曲线）的材料快速筛选方法。 2.2 热作模具与高温稳定性的挑战： 详细对比了热作模具钢（如H13、L6）在承受周期性加热与冷却时的性能衰减规律。探讨了用于压铸模和注塑热流道系统的耐热合金（如镍基高温合金）的抗蠕变和抗氧化性能。 2.3 非金属模具材料的兴起： 探讨了高性能工程塑料（如PEEK、PPS）和陶瓷材料（如氧化铝、碳化硅）在制造辅助工装和特定低负荷模具中的应用优势。分析了这些材料在导热性、绝缘性及轻量化方面的潜力。 2.4 表面工程技术在模具寿命提升中的作用： 详细介绍了物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）以及离子注入等技术在模具表面制备超硬、低摩擦涂层（如TiN, CrN, DLC）的过程、结构特性及对模具性能的提升效果。重点讨论了涂层与基体之间的结合强度评价方法。 第三部分：材料性能与模具制造工艺的集成优化 本部分着重于将材料科学成果转化为可行的制造解决方案，实现从材料到成品的性能最大化。 3.1 先进制造技术对材料微观结构的影响： 分析了电火花加工（EDM）、激光加工和精密磨削等加工方式在模具表面引入的热影响区（HAZ）的形成机制。研究了这些热损伤如何影响材料原有的硬化层结构和疲劳寿命，并提出了消除或减轻热损伤的后处理工艺。 3.2 增材制造（3D打印）在模具领域的应用与材料挑战： 探讨了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）技术在制造复杂冷却水道（Conformal Cooling Channels）方面的优势。着重讨论了3D打印金属粉末的流动性、致密度控制以及打印件的各向异性对最终模具性能的影响及对策。 3.3 材料的残余应力分析与控制： 介绍了X射线衍射法（XRD）和分层钻孔法等无损检测技术在测量模具表面和内部残余应力分布的应用。阐述了应力状态对模具抗疲劳性能的敏感性，并提供了通过应力释放退火或表面预应力处理（如喷丸）来优化模具服役性能的工程实践方法。 结论与展望： 本书最后总结了当前模具材料研究的前沿方向，包括智能材料在模具健康监测中的应用潜力，以及面向极端工况（如超高速冲压、超精密光学模具）的新型超高熵合金和功能梯度材料的开发趋势。本书旨在为模具工程师、材料科学家及装备制造领域的研发人员提供一本全面、深入且具有高度实践指导价值的专业参考书。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买这本书的时候，心里是有点打鼓的，毕竟涉及到“日本经典技能”这种标签，总怕是老掉牙的技术或者过度神话某些工艺。但这次真的淘到宝了。这本书最牛的地方在于，它对材料的“微观结构”和“宏观性能”之间的联系解释得非常到位，这一点是很多国内同类书籍经常一笔带过的。它详细阐述了热处理工艺对材料晶界、析出相等关键微观特征的影响，并直接关联到工具的耐磨损性、抗冲击韧性等最终指标。比如，在讲述高性能塑料模具钢的选择时，它提供了一套非常实用的评估矩阵，将‘脱模性’、‘耐腐蚀性’与‘加工硬化倾向’进行了多维度的交叉分析。我马上尝试着用书中的方法优化了我们一个复杂曲面模具的淬火方案，结果发现冷却速率的微小调整，确实使表面硬度的均匀性有了显著改善，减少了后期的研磨时间。对于经验丰富的老技师来说，这本书更像是一部“内功心法”，能帮助他们系统性地回顾和印证自己多年积累的经验，并将之上升到理论高度，实现从“会做”到“精通”的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我之前读过几本关于金属材料的书，但读起来总是昏昏欲睡，感觉作者一直在卖弄学问。然而这本《模具材料性能与应用》的文字风格非常贴近工程师的思维习惯，简练、务实，直奔问题核心。它最打动我的是那种“实战精神”。它不像学术论文那样追求概念的完美，而是关注材料在真实生产线上的“表现力”。例如，在处理高硬度材料加工问题时，书中直接对比了不同PCD刀具配合不同硬度模具钢时产生的刀具磨损率，这种直接关联到成本和效率的分析，才是我们一线人员真正需要的知识。此外，书中对国产材料与日本同类材料的性能异同也进行了客观的比较和分析，这对于我们正在进行材料国产化替代工作的部门来说，提供了极具价值的参考坐标。它没有盲目推崇进口，而是基于性能数据给出建议，这种客观的态度非常可贵。这本书真正做到了“授人以渔”，让人学会如何科学地“挑剔”材料。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对细节有偏执要求的机械设计师，我发现这本书在数据呈现方面做得极其专业且严谨。它没有采用那种大而空的叙述，而是充满了大量的、经过验证的实验数据和详细的材料性能曲线图。特别是关于不同环境温度下工具钢的蠕变性能对比，那几张图表简直是教科书级别的展示。我注意到，书中引用的数据源头标注得很清晰，这让我对内容的可靠性深信不疑。这本书的另一个亮点是它对维护和失效分析的关注。它不是只教你如何制造，更重要的是教你如何“保养”和“诊断”。书中专门辟出一章详细讲解了模具在使用过程中因材料疲劳、应力集中导致的常见失效模式，并给出了针对性的材料选择预防措施。我上周遇到的一个棘手问题——模具局部出现点蚀，对照书中的失效案例和分析逻辑，我很快锁定了材料的抗腐蚀性不足是主因，并决定下次设计时选用特定的不锈钢基材。这本书是那种会让你忍不住在上面划重点、贴标签的实用指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《日本经典技能系列丛书：模具材料性能与应用》简直是为我量身定制的工具书！我是一名刚入行的模具工程师，面对五花八门的合金钢和非金属材料，常常感到无从下手。这本书的结构清晰得令人赞叹，它并没有把我淹没在枯燥的化学式和晦涩的理论中，而是非常实际地从应用场景出发，深入浅出地解析了每种主流模具材料的“脾气秉性”。比如，它对冷作模具钢在不同应力状态下的疲劳寿命预测分析得极为透彻，书中那些图表和实际案例的对比，让我立刻明白了为什么上次我们设计的那套冲裁模具会过早失效。更让我惊喜的是，书中关于新型快速成形材料的介绍，对于我们这些希望提升生产效率、缩短交货周期的团队来说，简直是及时雨。它不仅告诉你“这是什么”，更重要的是教你“如何用好它”以及“在什么情况下应该换用它”。看完前三章，我对材料选择的信心简直是暴涨，感觉手中的图纸也更有底气了，不再是凭感觉选材，而是基于扎实的科学数据和日本同行积累的宝贵经验做决策。这本书的印刷质量也很棒，拿在手里沉甸甸的，知识的分量感十足。

评分☆☆☆☆☆

从排版和阅读体验上来说，这本书也体现了匠心。页边距的设置、专业术语的加粗和注解都非常人性化，即便是首次接触模具材料学的读者，也不会感到阅读的阻碍。我特别喜欢它在介绍特定材料（比如粉末冶金钢）时，会先用一个简洁的段落概括其核心优势和应用领域，然后再进入技术细节，这使得知识的吸收层次分明。它有效地避免了信息过载。这本书的广度也很惊人，它不仅覆盖了传统的热作、冷作、塑胶模具钢，还深入探讨了用于高精度测量和夹具的特种工具钢，甚至触及了陶瓷基复合材料在某些极端环境下的应用前景。这让我意识到，选择模具材料不仅仅是解决当前设计问题，更是对未来技术趋势的一种预判和储备。这本书为我打开了一扇窗，让我对模具材料科学的深度和广度有了全新的认识，绝对是工具书架上不可或缺的核心典藏。

评分☆☆☆☆☆

这个书写得很详细，很有实用价值

评分☆☆☆☆☆

不错，很好的书呀！！！

评分☆☆☆☆☆

正在从事这方面的工作，日本经典书籍，很不错。

评分☆☆☆☆☆

这本书不错不错不错哦

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

大概看了下，涨涨见识，挺不错的书，挺全面的，可惜不怎么用得上

评分☆☆☆☆☆

学习学习一下，作为读物买的

评分☆☆☆☆☆

不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错

评分☆☆☆☆☆

单位买的工具书，通俗易懂。