本篇文章給大家談談鑄造導熱效率高的模具材料，以及鑄鐵導熱性能對應的知識點，希望對各位有所幫助。

做澆鑄模具用什么材料好?

澆注模具屬于高溫耐熱磨具，常用高溫耐熱磨具鋼制作，該類鋼中制作澆注模具的傳統(tǒng)鋼種是半高速鋼，具體牌號為3Cr2W8V。除此之外還有H13、H11、Y10、HM-3等。

我把常用的材料都告訴你了，要是還有問題在Hi里聊，好嗎？

那種鋼材導熱好，硬度高，模具上用的

高速鋼

1.概述

高速鋼又名風鋼或鋒鋼，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℃。淬火時由于它的導熱性差一般分兩階段進行。先在800～850℃預熱(以免引起大的熱應力)，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，進一步提高硬度和耐磨性，一般要進行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.主要進口生產(chǎn)國家

我國主要從日本、俄羅斯、德國、巴西等國進口。

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。當切削溫度高達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每分鐘60米以上，而得其名。高速鋼按化學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63-66HRC，抗彎強度可達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，抗彎強度達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。

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，但其抗彎強度為3000MPa，沖擊韌性較低，熱處理工藝要求嚴格。

高釩系高速鋼

牌號有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美國牌號M3)，含釩量達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。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：按照通常的國際標準，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，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，它的強度、韌性分別是同化學成分的熔煉高速鋼的2倍及2.5倍。盡管含釩量達5%，但由于碳化物晶粒細，可磨性依然很好。高溫熱硬度也比熔煉高速鋼提高0.5-1HRC。

又由于其物理機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性能，適合制造：間斷切削條件下易崩刃的刀具、強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，可磨性好，適合制造：大尺寸刀具、精密刀具、復雜刀具。這類材料的高溫熱硬度高，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用，為金屬加工業(yè)帶來新的發(fā)展。

模具材料介紹

我國目前用于塑料模具的鋼種，可按鋼材特性和使用時的熱處理狀態(tài)分類：

1、滲碳型：20，20Cr，20Mn，12CrNi3A，20CrNiMo

2、預硬：Cr2Mo，Y20CrNi3AlMnMo(SM2)，5NiSCa，Y55CrNiMnMoV(SM1)，4Cr5MoSiVS，8Cr2Mn－WMoVS(8CrMn)

3、調(diào)質(zhì)型：45，50，55，40Cr，40Mn，50Mn，S48C，4Cr5MoSiV，38CrMoAlA

4、耐蝕型：3Cr13，2Cr13，Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)，1Cr18Ni9，3Cr17Mo，0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH)

5、淬硬型：T7A，T8A，T10A，5CrNiMo，9SiCr，9CrWMn，GCr15，3Cr2W8V，Cr12MoV，45Cr2NiMoVSi，6CrNiSiMnMoV(GD)

6、時效硬化型：18Ni140級18Ni170級，，18Ni210級，10Ni3MnCuAl(PMS)，18Ni9Co，06Ni16MoVTiAl，25CrNi3MoAl

一、滲碳型塑料模具用鋼

滲碳型塑料模具用鋼主要用于冷擠壓成形的塑料模。為了便于冷擠壓成形，這類鋼在退 火態(tài)須有高的塑性和低的變形抗力，因此，對這類鋼要求有低的或超低的含碳量，為了提高模具的耐磨性，這類鋼在冷擠壓成形后一般都進行滲碳和淬回火處理，表面硬度可達58～62HRC。 此類鋼國外有專用鋼種，如瑞典的8416、美國的P2和P4等。國內(nèi)常采用工業(yè)純鐵（如DT1和DT2）、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼，以及國內(nèi)最新研制的冷成形專用鋼 0Cr4NiMoV（LJ）。

二、淬硬型塑料模具用鋼

（一）常用鋼種及熱處理

常用的淬硬型 塑料模具鋼 有： 碳素工具鋼 （如T7A、T8A）、低合金冷作模具鋼（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、7CrSiMnMoV鋼）、Cr12型鋼（如Cr12MoV鋼）、高速鋼（如W6Mo5Cr4V2鋼）、基體鋼和某些 熱作模具鋼 等。這些鋼的最終熱處理一般是淬火和低溫回火（少數(shù)采用中溫回火或高溫回火），熱處理后的硬度通常在45～50HRC以上。

（二）實際應用

碳素工具鋼 僅適于制造尺寸不大，受力較小，形狀簡單以及變形要求不高的塑料模低合金冷作模具鋼主要用于制造尺寸較大、形狀較復雜和精度較高的塑料模Cr12型鋼適于制造要求高耐磨性的大型、復雜和精密的塑料模W6Mo5Cr4V2鋼適于制造要求強度高和耐磨性好的塑料模 熱作模具鋼 適合于制造有較高強韌性和一定耐磨性的塑料模。

另外，GD鋼也是近年新推廣使用的一種淬硬型 塑料模具鋼 。由于該鋼強韌性高、淬透性和耐磨性好，淬火變形小，價格低，用此鋼取代Cr12MoV鋼或基體鋼制造大型、高耐磨、高精度塑料模，不僅降低了成本，而且提高了模具的使用壽命。

三、預硬型塑料模具用鋼

所謂預硬鋼就是供應時已預先進行了熱處理，并使之達到模具使用態(tài)硬度。這類鋼的特點是在硬度30～40HRC的狀態(tài)下可以直接進行成形車削、鉆孔、銑削、雕刻、精銼等項加工，精加工后可直接交付使用，這就完全避免了熱處理變形的影響，從而保證了模具的制造精度。

我國近年研制的預硬化型塑料模具鋼，大多數(shù)是以中碳鋼為基礎，加入適量的鉻、錳、鎳、鉬、釩等合金元素制成。為了解決在較高硬度下切削加工難度大的問題，通過向鋼中加入硫、鈣、鉛、硒等元素，以改善切削加工性能，從而制得易切削預硬化鋼。有些預硬化鋼可以在模具加工成形后進行滲氮處理，在不降低基體使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性顯著提高。

四、時效硬化型塑料模具鋼

此類鋼的共同特點是含碳量低、合金度較高，經(jīng)高溫淬火（固溶處理）后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過飽和固溶體。但是將此固溶體進行時效處理，即加熱到某一較低溫度并保溫一段時間后，固溶體中就會析出細小彌散的金屬化合物，從而造成鋼的強化和硬化。并且，這一強化過程引起的尺寸、形狀變化極小。因此，采用此類鋼制造塑料模具時，可在固溶處理后進行模具的機械成形加工，然后通過時效處理，使模具獲得使用狀態(tài)的強度和硬度，這就有效地保證了模具最終尺寸和形狀的精度。

此外，此類鋼往往采用真空冶煉或電渣重熔，鋼的純凈度高，所以鏡面拋光性能和光蝕性能良好。這一類鋼還可以通過鍍鉻、滲氮、離子束增強沉積等表面處理方法來提高耐磨性和耐蝕性。

五、耐蝕塑料模具鋼PCR

0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)鋼屬析出硬化 不銹鋼 ,硬度為32～35HRC時可進行切削加工。該鋼再經(jīng)460～480℃時效處理后，可獲得較好的綜合力學性能。

六、其它塑料模具材料

（一）銅合金

用于塑料模材料的銅合金主要是鈹青銅，如ZCuBe2、ZCuBe2.4等。一般采用鑄造方法制模，不僅成本低，周期短，而且還可制出形狀復雜的模具。鈹青銅可通過固溶—時效強化，固溶后合金處于軟化狀態(tài)，塑性較好，便于機械加工。經(jīng)時效處理后，合金的抗拉強度可達1100～1300MPa，硬度可達40～42HRC。鈹青銅適用于制造吹塑模、注射模等，以及一些高導熱性、高強度和高耐腐蝕性的塑料模。利用鈹青銅鑄造模具可以復制木紋和皮革紋，可以用樣品復制人像或玩具等不規(guī)則的成型面。

（二） 鋁合金

鋁合金 的密度小，熔點低，加工性能和導熱性都優(yōu)于鋼，其中鑄造鋁硅合金還具有優(yōu)良的鑄造性能，因此在有些場合可選用鑄造鋁合金來制造塑料模具，以縮短制模周期，降低制模成本。常用的鑄造鋁合金牌號有ZL101等，它適于制造要求高導熱率，形狀復雜和制造周期短的塑料模具。形變鋁合金Lcq也是用于塑料模制造的鋁合金之一，由于它的強度比ZL101高，可制作要求強度較高且有良好導熱性的塑料模。

（三）鋅合金

用于制作塑料模具的鋅合金大多為Zn-4Al-3Cu共晶型合金，

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