今天給各位分享高導(dǎo)熱模具鋼材的知識，其中也會對高導(dǎo)熱材料的應(yīng)用背景進(jìn)行解釋，現(xiàn)在開始吧！

熱作模具鋼如何選材，并舉例說明

三、熱作模具鋼的選材 為滿足性能要求熱作模具鋼都采用合金鋼在化學(xué)成分方面碳含量較低通常在0.300.55范圍內(nèi)以獲得優(yōu)良的熱疲勞性和導(dǎo)熱性同時經(jīng)熱處理后有較好的機(jī)械性能。而作為合金元素加入的Cr、W、Mo、V等四種元素可與碳結(jié)合形成特殊碳化物。這些特殊碳化物對熱作模具鋼的抗回火能力、回火后的硬度和熱穩(wěn)定性有很大的影響。因此在熱作模具鋼中必須含有Cr、W、Mo、V等元素。W雖然能提高鋼的熱強(qiáng)性但含W量過多使熱疲勞性敏感性增高M(jìn)o也能提高鋼的熱強(qiáng)性增加。Mo含量也能降低鋼的熱疲勞抗力但如以Mo代W則在獲得相同的熱強(qiáng)性的條件下具有較高的抗熱疲勞能力。這是目前國內(nèi)一般壓鑄模已用含Mo的H11的H134Cr5MoV1Si替代3Cr2W8V。但如考慮模具在高溫下的熱強(qiáng)性和抗變形能力則3Cr2W8V優(yōu)于H13或H11。一些高溫下工作的鍛模和精模仍用3Cr2W8V。 1、鍛壓模具用鋼的選用 1、錘鍛模受沖擊負(fù)荷韌性要求較高。 中、小型錘鍛模首選5CrMnMo 大型錘鍛模首選5CrNiMo 特大型錘鍛模5Cr2NiMoVSi 2、壓力機(jī)鍛模沖擊負(fù)荷較小要求熱強(qiáng)性較高。 壓力機(jī)鍛模首選4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 2、熱擠壓模具用鋼的選用 熱擠壓模具的工作特點是加載速度較慢因此型腔受熱溫度較高通?？蛇_(dá)500800℃。對這類鋼的使用性能要求應(yīng)以耐磨性、高的回火穩(wěn)定性和抗熱疲勞性能為主。 輕合金擠壓選用韌性較好的熱作模具鋼如4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1鋼。 鋼、銅和銅合金擠壓除了選用4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1鋼外也可選用高溫強(qiáng)度較好的熱作模具鋼如3Cr2W8V鋼。5Cr4W5Mo2V鋼是新型的熱作模具鋼該鋼具有較高的紅硬性高溫強(qiáng)度和較高的耐磨性可進(jìn)行一般的熱處理或化學(xué)熱處理可代替3Cr2W8V鋼制造某些熱擠壓模具使用壽命較高。 表2 熱擠壓模具用鋼選擇 熱擠壓工件的材料 模 具 名 稱 凹模 沖頭 芯棒 擠壓缸內(nèi)套 鋁、鎂合金 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4CrMnSiMoV 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 銅和銅合金 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 3Cr3Mo3W2V 3Cr2W8V 5Cr4W5Mo2V 4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 4CrMnSiMoV 5Cr4W5Mo2V 4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 4Cr5MoSiV1 4Cr3Mo3SiV 3、壓鑄模具用鋼的選用 壓鑄模具在服役條件下不斷承受高速、高壓噴射、金屬的沖刷腐蝕和加熱作用從總體上看壓鑄模具用鋼的使用性能要求與熱擠壓模具用鋼相近即以要求耐磨性、高的回火穩(wěn)定性與抗熱疲勞性為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠壓模具用鋼相同。 Zn合金壓鑄模具4Cr5MoSiV4Cr5W2VSi鋼等 Al和Mg合金壓鑄模具4Cr5MoSiV13Cr3Mo3W2V鋼等 Cu合金壓鑄模具3Cr3Mo3W2V3Cr2W8V鋼。 3Cr3Mo3W2V鋼具有較高的熱強(qiáng)性、抗熱疲勞性能又具有良好的耐磨性和抗回火穩(wěn)定性等。 3Cr3Mo3W2V鋼的韌性和抗疲勞性能優(yōu)于3Cr2W8V鋼其使用壽命也高于3Cr2W8V鋼。

鋼材導(dǎo)熱最好是那種鋼

這要看鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)，一般600℃以下，各種不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)基本在10~30W/（m℃）范圍內(nèi)。

導(dǎo)熱系數(shù)越大證明導(dǎo)熱性越好。

熱作模具鋼的皇牌鋼

▲GMT- 皇牌鋼 0.5 ~ 2.4mm HB~200 鐵模、鞋模、軟鋼焊接、易雕刻蝕花, S45C 、S55C 鋼材等修補(bǔ)。質(zhì)地細(xì)密、軟、易加工、不會有氣孔產(chǎn)生，預(yù)熱溫度200~250℃ 后熱溫度350~450℃。

▲GMT-BeCu (鈹銅) 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高導(dǎo)熱的銅合金模具材料，主加元素為鈹，其適用于塑料注塑成型模具的內(nèi)鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。 鎢銅材料則應(yīng)用在電阻焊、電火花、電子封裝以及精密機(jī)械設(shè)備等。

▲GMT-CU(氬焊銅) 0.5 ~ 2.4mm HB~200 此焊支用途廣泛，可焊補(bǔ)電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵、一般銅件之焊補(bǔ)。機(jī)械性能良好，可用于銅合金之焊接修補(bǔ)，也可用于焊接鋼和生鐵、鐵的接合。

▲GMT-油鋼焊絲 0.5 ~ 3.2mm HRC 52~57 沖裁模、量規(guī)、拉模、穿孔沖頭、可廣泛使用在五金冷沖壓，手飾壓花模等，通用特殊工具鋼、耐磨、油冷。

▲GMT-Cr鋼焊絲 0.5 ~ 3.2mm HRC 55~57 沖裁模、冷作成型模、冷拉模、沖頭、高硬度、高軔性、線切割性良好。焊補(bǔ)前先加溫預(yù)熱，焊補(bǔ)后請做后熱動作。

▲GMT-MA-1G 1.6~2.4mm，超鏡面焊絲，主要應(yīng)用于軍工產(chǎn)品或要求極高的產(chǎn)品。硬度HRC 48~50 馬氏體時效鋼系,鋁壓鑄模,低壓鑄造模,鍛造模,沖裁模,注塑模的堆焊。特殊硬化高韌度合金,非常適用于鋁重力壓鑄模、澆 口、延長使用壽命的2~3倍,可制作非常精密之模具、超鏡面（澆口補(bǔ)焊,使用不易熱疲勞裂痕）。

▲GMT-高速鋼焊絲(SKH9) 1.2~1.6mm HRC 61~63 高速鋼,耐用性為普通高速鋼的1.5~3倍，適用于制造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強(qiáng)度鋼等難加工材料的刀具、焊補(bǔ)拉刀、熱作高硬度工具、模具、 熱鍛總模、熱沖模、螺絲模、耐磨耗硬面、高速度鋼、沖具、刀具、電子零件、螺紋滾模、牙板、鉆滾輪、滾字模、壓縮機(jī)葉片及各種模具機(jī)械零件等 ...。經(jīng)過歐洲工業(yè)水準(zhǔn)嚴(yán)格品質(zhì)管制,高含碳量,成份優(yōu) 良材料內(nèi)部組織均勻,硬度穩(wěn)定,而且耐磨性、韌性、耐高溫等 ...。特性皆比一般同等級之材料為佳。

▲GMT-氮化零件焊補(bǔ)焊絲 0.8 ~ 2.4mm HB~300 適用于氮化后模具，零件表面修補(bǔ)。

那種鋼材導(dǎo)熱好，硬度高，模具上用的

高速鋼

1.概述

高速鋼又名風(fēng)鋼或鋒鋼，意思是淬火時即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復(fù)雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)10～25%左右。它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。這就是高速鋼最主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當(dāng)溫度高于200℃時，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相似的程度，完全喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。而高速鋼由于紅硬性好，彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點，可以用來制造切削工具。

高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜，必須經(jīng)過退火、淬火、回火等一系列過程。退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。退火溫度一般為860～880℃。淬火時由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。先在800～850℃預(yù)熱(以免引起大的熱應(yīng)力)，然后迅速加 熱到淬火溫度1220～1250℃，后油冷。工廠均采用鹽爐加熱。淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒有轉(zhuǎn)變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高硬度和耐磨性，一般要進(jìn)行2～3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時。

(1)生產(chǎn)制造方法：通常采用電爐生產(chǎn)，近來曾采用粉末冶金方法生產(chǎn)高速鋼，使碳化物呈極細(xì)小的顆粒均勻地分布在基體上，提高了使用壽命。

(2)用途：用于制造各種切削工具。如車刀、鈷頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等。

2.主要生產(chǎn)廠

我國大連鋼廠、重慶鋼廠、上海鋼廠是生產(chǎn)高速鋼的主要生產(chǎn)廠。

3.主要進(jìn)口生產(chǎn)國家

我國主要從日本、俄羅斯、德國、巴西等國進(jìn)口。

4.種類

有鎢系高速鋼和鉬系高速鋼兩大類。鎢系高速鋼有W18Cr4V,鉬系高速鋼有W6Mo5Cr4V2等。

5.規(guī)格和外觀質(zhì)量

規(guī)格主要有圓鋼和方鋼。鋼材的表面要加工良好，不得有肉眼可見的裂紋、折疊、結(jié)疤和發(fā)紋。冷拔鋼材表面應(yīng)潔凈、光滑、無夾雜和氧化皮等。

高速鋼是一種含多量碳(C)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等元素的高合金鋼，熱處理后具有高熱硬性。當(dāng)切削溫度高達(dá)600℃以上時，硬度仍無明顯下降，用其制造的刀具切削速度可達(dá)每分鐘60米以上，而得其名。高速鋼按化學(xué)成分可分為普通高速鋼及高性能高速鋼，按制造工藝可分為熔煉高速鋼及粉末冶金高速鋼。

普通高速鋼

圖一： 高速鋼是制造形狀復(fù)雜、磨削困難的刀具的主要材料。

普通高速鋼可滿足一般需求。常見的普通高速鋼有兩種，鎢系高速鋼和鎢鉬系高速鋼。

鎢系高速鋼

典型牌號為W18Cr4V，熱處理硬度可達(dá)63-66HRC，抗彎強(qiáng)度可達(dá)3500MPa，可磨性好。

鎢鉬系高速鋼

典型牌號為W6Mo5Cr4V2，目前正在取代鎢系高速鋼，具有碳化物細(xì)小分布均勻，耐磨性高，成本低等一系列優(yōu)點。熱處理硬度同上，抗彎強(qiáng)度達(dá)4700MPa，韌性及熱塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各種工具，例如鉆頭、絲錐、銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等，可以滿足加工一般工程材料的要求。只是它的脫碳敏感性稍強(qiáng)。

另一牌號的普通高速鋼為W9Mo3Cr4V，這是中國近幾年發(fā)展起來的新品種。強(qiáng)度及熱塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度為HRC63-64，與韌性相配合，容易軋制、鍛造，熱處理工藝范圍寬，脫碳敏感性小，成本更低。這三個牌號的普通高速鋼在中國市場的比例分別為:W18Cr4V，16.5%；W6Mo5Cr4V2，69%;W9Mo3Cr4V，11%。

高性能高速鋼

高性能高速鋼具有更好的硬度和熱硬性，這是通過改變高速鋼的化學(xué)成分，提高性能而發(fā)展起來的新品種。它具有更高的硬度、熱硬性，切削溫度達(dá)攝氏650度時，硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性為普通高速鋼的1.5-3倍，適用于制造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強(qiáng)度鋼等難加工材料的刀具。

主要品種有4種，分別為高碳系高速鋼、高釩系高速鋼、含鈷系高速鋼和鋁高速鋼。

高碳系高速鋼

牌號為9w18Cr4V，因含碳量高(0.9%)，故硬度、耐磨性及熱硬性都比較好。用其制造的刀具在切削不銹鋼、耐熱合金等難加工材料時，壽命顯著提高，但其抗彎強(qiáng)度為3000MPa，沖擊韌性較低，熱處理工藝要求嚴(yán)格。

高釩系高速鋼

牌號有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美國牌號M3)，含釩量達(dá)3-4%，使耐磨性大大提高，但隨之帶來的是可磨性變差。高釩系高速鋼的使用及發(fā)展還需要依賴于磨削工藝及砂輪技術(shù)的發(fā)展。

鈷高速鋼

牌號有W2Mo9Cr4VCo8(美國牌號M42)。其特點為：含釩量不高(1%)，含鈷量高(8%)，鈷能促使碳化物在淬火加熱時更多地溶解在基體內(nèi)，利用高的基體硬度來提高耐磨性。這種高速鋼硬度、熱硬性、耐磨性及可磨性都很好。熱處理硬度可達(dá)67-70HRC，但也有采取特殊熱處理方法，得到67-68HRC硬度，使其切削性能(特別是間斷切削)得到改善，提高沖擊韌性。鈷高速鋼可制成各種刀具，用于切削難加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制成復(fù)雜刀具，國際上用得很普遍。但中國鈷資源缺乏，鈷高速鋼價格昂貴，約為普通高速鋼的5-8倍。

鋁高速鋼

牌號為W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入鋁(Al)和硅(Si)、鈮(Nb)元素，來提高熱硬性、耐磨性。適合中國資源情況，價格較低。熱處理硬度可達(dá)到68HRC，熱硬性也不錯。但是這種鋼易氧化及脫碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改進(jìn)。國際市場上高性能高速鋼使用量已經(jīng)超過普通高速鋼25-30%。

本站注：按照通常的國際標(biāo)準(zhǔn)，只有含鈷量在2%以上的高速鋼才稱為高性能高速鋼，代號為HSS-E。其它如鋁高速鋼等，雖然性能較普通高速鋼有所提高，但尚未有證據(jù)表明可以達(dá)到鈷高速鋼的同等性能。

粉末冶金高速鋼

圖二：粉末冶金高速鋼及其制品。

近幾年來高速鋼的最大變革就是發(fā)展了粉末冶金高速鋼，它的能優(yōu)于熔煉高速鋼。用高壓氬氣或氮氣霧化熔融高速鋼水，得到細(xì)小高速鋼粉末，篩選后為0.4mm以下的顆粒；在真空(0.04Hg)狀態(tài)下，密閉燒結(jié)達(dá)到密度65%；再在1100℃高溫、300MPa高壓下制成密度100%的鋼坯，然后鍛軋成鋼材，這樣有效地解決了熔煉高速鋼在鑄錠時要產(chǎn)生粗大碳化物偏析的問題，而它無論截面多大，其碳化物級別均為一級。碳化物晶粒極細(xì)，小于0.002mm，而熔煉高速鋼碳化物晶粒為0.008-0.02mm。

牌號為CPM T15的粉末冶金高速鋼，它的強(qiáng)度、韌性分別是同化學(xué)成分的熔煉高速鋼的2倍及2.5倍。盡管含釩量達(dá)5%，但由于碳化物晶粒細(xì)，可磨性依然很好。高溫?zé)嵊捕纫脖热蹮捀咚黉撎岣?.5-1HRC。

又由于其物理機(jī)械性能高度各向同性，淬火變形小。碳化物顆粒均勻分布的表面較大，不易從刀具的切削刃上剝落，小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍，大尺寸刀具提高20-30%。

粉末冶金高速鋼具有良好的力學(xué)性能，適合制造：間斷切削條件下易崩刃的刀具、強(qiáng)度高而切削刃又必須鋒利的刀具，如插齒刀、滾刀、銑刀，高壓動載荷下使用的刀具。

它的碳化物偏析小，晶粒細(xì)，可磨性好，適合制造：大尺寸刀具、精密刀具、復(fù)雜刀具。這類材料的高溫?zé)嵊捕雀?，又適合制造難加工材料所用的刀具，確實是面面俱到。

粉末冶金高速鋼生產(chǎn)過程較復(fù)雜，造價較高。中國鋼廠提供的品種較少，市場用量也很少。國際上著名鋼廠如美國Crucible公司已可提供近二十種粉末冶金高速鋼，日本神戶制鋼所、日立金屬公司均可提供近十種粉末冶金高速鋼，供應(yīng)量也在迅速增長。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速鋼制造了鉆頭、銑刀、絲錐，NACHI公司制造了滾刀、插齒刀、剃齒刀。有理由相信技術(shù)性能高的粉末冶金高速鋼將會得到更廣泛的應(yīng)用，為金屬加工業(yè)帶來新的發(fā)展。

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