熱作模具鋼4Cr3Mo2V 4Cr3Mo2V鋼的實(shí)驗(yàn)研究

摘要:和國(guó)產(chǎn)的眾多模具鋼相比,進(jìn)口的在性能特點(diǎn)等方面,具有的優(yōu)勢(shì)比較多,在一些場(chǎng)合使用,能讓效果更為理想。熱作模具鋼材出廠狀態(tài)、相關(guān)...
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  和國(guó)產(chǎn)的眾多模具鋼相比,進(jìn)口的在性能特點(diǎn)等方面,具有的優(yōu)勢(shì)比較多,在一些場(chǎng)合使用,能讓效果更為理想。

  

  熱作模具鋼材出廠狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和注意事項(xiàng)

  

  2013年的模具鋼產(chǎn)業(yè)日趨壯大,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也將日趨激烈,能在網(wǎng)海里面找到合適的模具鋼供應(yīng)商,實(shí)屬不易。能在合適的模具鋼供應(yīng)商里面找到我們,更是難得。蘇州東锜模具材料公司,賣(mài)真貨,報(bào)實(shí)價(jià)!

  

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  一、前言

  

  AMP50-XL高速熱模鍛機(jī)是目前世界上生產(chǎn)效率高的熱模鍛設(shè)備之一。它主要適用于大量生產(chǎn)齒輪軸承環(huán)鍛坯。這種設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高,鍛坯加工余量小,精度高,節(jié)省材料和能源。它是金屬塑性加工的發(fā)展方向之一。在高速熱模鍛生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)的條件下,模具壽命是高效高質(zhì)量生產(chǎn)的關(guān)鍵。國(guó)外這種類型設(shè)備用模具材料一般是AISIH11、H12、H13和X32CrMoCoV333鋼等。國(guó)內(nèi)汽車(chē)和軸承行業(yè)引進(jìn)的高速熱模鍛設(shè)備除用進(jìn)口的X32CrMoCoV333鋼模具外,也使用H11、H13鋼等制作模具,但其使用壽命明顯低于進(jìn)口模具使用壽命。用國(guó)產(chǎn)的4Cr3Mo2V鋼(仿QR080鋼)制作的熱鍛模,在AMP50XL高速熱模鍛設(shè)備上試驗(yàn)應(yīng)用,結(jié)果表明,在相同工作條件下4Cr3Mo2v鋼模具的使用壽命略優(yōu)于X32CrMoCoV333鋼模具的使用壽命,明顯優(yōu)于H11鋼模具的使用壽命。

  

  二、4Cr3Mo2V鋼簡(jiǎn)介

  

  4Cr3Mo2鋼是我國(guó)早使用進(jìn)口鋼材的基礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)的,比3Cr2W8V鋼更適合于制作銅合金擠壓模。

  

  4Cr3Mo2V鋼的化學(xué)元素組成及含量如下表所示:

  

  三、試驗(yàn)研究

  

  1.高速熱模鍛工作條件

  

  (1)始鍛溫度:中頻感應(yīng)加熱到1200~1250C;

  

  (2)模鍛生產(chǎn)率:每分鐘模60~70件鍛坯;

  

  (3)鍛坯與模腔接觸時(shí)間:每模鍛一次,每工位需時(shí)間0.1s;

  

  (4)模具冷卻:鍛坯出模時(shí)立,即自動(dòng)噴水冷卻摸具。

  

  2.模具材料

  

  根據(jù)高速熱模鍛時(shí)的工作條件,選用了X32CrMoCoV333鋼、ESRH13鋼和4Cr3MO2V鋼,在實(shí)驗(yàn)室條件下,進(jìn)行了抗回火,抗長(zhǎng)時(shí)間高溫軟化和耐熱疲勞性能的比較這些熱作模具鋼成分見(jiàn)表2:

  

  (1)回火性能4Cr3Mo2V鋼、ESRH13鋼和X32CrMoCoV33鋼的奧氏體溫度均定為1050~±l10℃,油淬。在同一爐內(nèi)經(jīng)不同溫度回火,每次回火兩小時(shí),回火冷卻后在同一硬度計(jì)上測(cè)定試樣硬度,結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可知,在600℃以上回火,4Cr3Mo2V、鋼的抗回火能力與X32CrMoCoV333鋼的相近,均優(yōu)于ESRH13鋼。

  

  (2)在600℃保溫100小時(shí)硬度值的變化將上述三種熱作模具鋼試樣放入溫度為600℃的同一爐內(nèi)每隔一定時(shí)間將試樣取出冷卻后測(cè)定其硬度,在600℃總的保溫時(shí)間為100小時(shí),其硬度值的變化結(jié)果見(jiàn)表4。

  

  (3)缺口端部的耐熱疲勞性能將試樣線切割成30度V形缺口缺口頂點(diǎn)處半徑為0.075mm,將試樣表面拋光后,由室溫放入750℃±10℃的鹽浴中保溫一分鐘,然后取出水冷到室溫,再加熱和水冷,如此反復(fù)10次,其結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可以看出,在試樣有缺口的條件下。4Cr3Mo2V鋼缺口部位的耐熱疲勞性能和X32CrMoCoV333鋼的相近,比ESRH13鋼的要好。這說(shuō)明4CrMo2V鋼模具更適應(yīng)于模鍛過(guò)程中不斷水冷的工作條件。

  

  四、模具試驗(yàn)結(jié)果及分析

  

  一般熱鍛模的失效形式是模腔在高溫和力的作用下,模腔輪廓幾何形狀變化或局部坍塌因模腔表面,特別是模腔過(guò)渡外圓角部位受鏹坯金屬劇烈流動(dòng)而造成嚴(yán)重磨損以及模腔在模鍛時(shí)溫度急劇變化而形成熱疲勞裂紋等等。對(duì)用上述三種材料制作的工位凹模的使用情況進(jìn)行了對(duì)比,其對(duì)比情況列于表6。

  

  4Cr3Mo2V鋼制凹模經(jīng)模鍛件鍛坯后,經(jīng)對(duì)模具檢查,模腔輪廓清楚,幾何形狀沒(méi)有變化,模腔表面質(zhì)量基本良好,模腔外圓角雖有磨損,但鍛坯質(zhì)量仍符合技術(shù)要求。實(shí)踐初步表明,4Cr3Mo2V鋼四模使用壽命明顯優(yōu)于H11鋼凹模使用壽命,也略優(yōu)于進(jìn)口的X32CrMoCoV333鋼四模。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和AMP50一XL設(shè)備的工作條件,對(duì)模具只要求在模腔坍塌和嚴(yán)重?zé)崮p以前不發(fā)生嚴(yán)重?zé)崞诹鸭y。當(dāng)然,凹模要有足夠的韌性,以防止四模整體開(kāi)裂。這樣,對(duì)模具材料的選擇,熱處理工藝的制定。主要是保證模具要有足夠的韌性,良好的高溫強(qiáng)度和耐熱磨損性能。國(guó)產(chǎn)4Cr3Mo2V鋼則能滿足上述要求,適合于制作用于AMP50一XL高速熱模鍛機(jī)的模具,可以替代用X3CrMoCoV333鋼制作的進(jìn)口模具。

  

  五、初步結(jié)論

  

  目前國(guó)外普遍采用的熱作模具鋼所含主要合金元素,是Cr、Mo、W和V等,有的適當(dāng)調(diào)整了Mn和Si含量,也有的加入微量元素B等。上述鋼均為馬氏體熱作模具鋼。從摩擦學(xué)觀點(diǎn)看,在馬氏體基體上分布著硬的合金碳化物對(duì)耐粘著磨損磨粒磨損都是有益的。試驗(yàn)早已表明V、Mo、W的碳化物比Cr的碳化物具有更高的硬度,更好的耐磨損和耐高溫性能。4Cr3Mo2V鋼成分設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)就是降低Cr含量,比H11鋼和H13鋼的含Cr量少2%左右,其Mo和V含量比H11鋼和H13鋼的有所增加,使鋼中的C和V、Mo更多地形成VC和Mo2C,而又保證鋼對(duì)含Cr量的基本需要。此外,4Cr3Mo2V鋼中的Mn,比H11鋼和H13鋼略有增加。實(shí)踐表明,這種設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是正確的,并取得了良好的應(yīng)用結(jié)果。在Al和Cu合金擠壓模應(yīng)用上也早已取得成功。在有些工具鋼中含有一定百分比的Co,提高了工具的紅硬性從而具有很好的耐熱磨損性能,但是X32CrMoCoV333鋼中含2.8~2.9%Co,在實(shí)驗(yàn)室研究和在AMP50一ZL熱模鍛機(jī)應(yīng)用時(shí),和4Cr3Mo2V鋼制模具相比,則顯示不出含2.8~2.9%Co的優(yōu)越性,而Co是非常昂貴的合金元素。

  

  根據(jù)實(shí)驗(yàn)室工作和在AMP50一xL高速模鍛機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用可以得出以下初步結(jié)論:

  

  (1)4Cr3Mo2V鋼模具壽命明顯地高于H11鋼的模具壽命。同時(shí),4Cr3Mo2V鋼的價(jià)格和H11鋼相近或略高一點(diǎn)。從總體上看,采用4Cr3Mo2V在技術(shù)上是先進(jìn)的,經(jīng)濟(jì)上是合算的。

  

  (2)4Cr3Mo2V鋼模具壽命略優(yōu)于x32CrMoCoV333鋼模具壽命可以認(rèn)為采用4Cr3Mo2V鋼制作模具取代含昂貴合金元素Co的進(jìn)口X32CrMoCoV333鋼模具是必要的。

  

  參考文獻(xiàn)

  

  [1]冶金部“合金鋼手冊(cè)第三冊(cè)冶金工業(yè)出版1983年

  

  [2]UDDEHOLMQR0S0MMicrodigedAlloyDigestDecember1987

  

  [3]中國(guó)科學(xué)院金屬研究所王蔥< < 4 Cr3Mo2V熱作模具銅的研究>>

  

  [4]中國(guó)科學(xué)院金屬研究所姜曉霞張桂苓《4Cr3Mo2V熱作模具鋼組織結(jié)構(gòu)分析)》

  

  [5]玉門(mén)石油管理局機(jī)械廠唐諧姚敏《4Cr3Mo2V熱作模具鋼的使用報(bào)告》

  

  [6]技術(shù)鑒定證書(shū)石油工業(yè)部(86)油科鑒字46號(hào)

  

  [7]轉(zhuǎn)自聶秀廣

  

  蘇州東锜鄭重提示:我公司所經(jīng)銷鋼材產(chǎn)品均為正品,可應(yīng)客戶要求隨貨附帶質(zhì)保書(shū),為確保材質(zhì)材料確保有效,恕不提前提供相關(guān)質(zhì)保書(shū),以免用作其他用途,敬請(qǐng)諒解??蛻羲少?gòu)材料隨時(shí)可去檢驗(yàn)部門(mén)化驗(yàn)成分。八年以來(lái),蘇州東锜模具材料有限公司以卓越品質(zhì)在中國(guó)模具鋼行業(yè)占得一席之地,不以低價(jià)謀取訂單,不以劣貨供應(yīng),讓客戶蒙受莫大損失,讓我們的客戶價(jià)比三家時(shí)不忘貨比三家,卓越的品質(zhì)才是我們合作的長(zhǎng)久之道。

  

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