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　　熱作模具鋼的性能和選用條件

　　

　　⒈熱作模具鋼的服役條件主要包括：①承受較大的沖擊載荷和擠壓應(yīng)力；②承受強(qiáng)烈的塑性磨擦與磨損；③承受劇烈不均勻的熱應(yīng)變與熱應(yīng)力；④承受高溫氧化；⑤承受高溫腐蝕。

　　

　?、矡嶙髂＞咪搼?yīng)具備哪些性能？

　　

　　熱作模具鋼應(yīng)具備的性能主要包括：①高的熱強(qiáng)性與足夠的韌性；②高的熱硬性與高溫耐磨性；③高的抗氧化性和耐高溫腐蝕性；④高的熱疲勞抗力；⑤高的淬透性與導(dǎo)熱性；⑥良好的熱、冷加工性與表面質(zhì)量。

　　

　?、碂嶙髂＞咪撊绾芜x用？

　　

　　熱作模具鋼在選用時(shí)主要考慮模具在服役時(shí)的工期作條件，并兼顧考慮材料的工藝性和模具制造成本。依據(jù)模具在服役時(shí)的工作條件，分析模具工作時(shí)所承受的各種應(yīng)力與載荷，提供模具材料所應(yīng)具備的力學(xué)性能，從而有針對(duì)性地選擇某種模具材料來(lái)制造成模具。工藝性能的好壞直接影響到模具的制造和模具使用壽命，在選擇材料時(shí)需給予足夠的重視。制造模具的成本是要考慮，在保證一定生產(chǎn)率的前提下，盡可能使用低廉的材料。

　　

　?、佩N鍛模具鋼的選用：錘鍛模具鋼主要是用來(lái)制造錘鍛模。錘鍛模是在高溫下通過(guò)沖擊加壓強(qiáng)迫金屬成形的工具。它在服役的過(guò)程中受到比較高的單位壓力和沖擊負(fù)荷，以及熾熱金屬對(duì)鍛模型腔的磨擦作用。錘鍛模的型腔表面經(jīng)常和1100~1200℃的金屬接觸而被加熱到400~500℃。鍛模的截面一般比較大而型腔形狀復(fù)雜，因此錘鍛模具鋼需要在高溫下保持高的強(qiáng)度和良好的沖擊韌性，高的耐磨性及一定的硬度，良好的耐熱疲勞性，高的淬透性，以保證整個(gè)鍛模截面得到均勻的力學(xué)性能；良好的導(dǎo)熱性以便把鍛模型腔表面熱量盡快傳出去，避免型腔表面溫度過(guò)高而降低力學(xué)性能；以及良好的工藝性和抗氧化物。這類鋼因要求有一定的硬度，又要求有高的沖擊韌性，故碳元素含量不宜過(guò)高，一般在0.45%~0.65%之間。鋼中加Cr元素呆以提高鋼的強(qiáng)度，含量控制在1%左右，能較明顯地提高鋼的沖擊韌性，同時(shí)增加鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。鋼中加入Ni元素能顯著提高鋼的強(qiáng)度和韌性，對(duì)于同時(shí)含有Cr、Mo元素的鋼，Ni元素能極大地提高鋼的淬透性。鋼中的Mn元素主要用來(lái)替代Ni元素，能顯著提高鋼的淬透性，但Mn元素會(huì)增加鋼的過(guò)熱敏感性并引起回火脆性。加入Si元素能增加鋼的淬透性，提高鋼的強(qiáng)度、回火穩(wěn)定性和耐熱疲勞性，但Si元素加多（超過(guò)1%）時(shí)，會(huì)增加鋼的回火脆性，降低沖擊韌性。鋼中加入V、Mo元素都能細(xì)化晶粒，減少過(guò)熱傾向，提高鋼的回火穩(wěn)定性，Mo元素還能削弱回火脆性。

　　

　　常用錘鍛模具鋼：

　　

　?、?CrNiMo制造形狀復(fù)雜的、沖擊負(fù)荷重的、大型及特大型的鍛模（小邊長(zhǎng)≥400mm）

　　

　?、?CrMnMo制造中型鍛模（小邊長(zhǎng)≤300~400mm）

　　

　　③5CrMnSiMoV替代5CrNiMo制造大型錘鍛模和水壓機(jī)鍛模等。

　　

　?、?SiMnMoV制造大、中型錘鍛模和壓力機(jī)鍛模以及平鍛模等。

　　

　?、?SiMnMoV制造大、中型錘鍛模和壓力機(jī)鍛模以及較正模等。

　　

　?、茻釘D壓模具鋼、熱鐓鍛模具鋼和精鍛模具鋼的選用：熱擠壓模具鋼、熱鐓鍛模具鋼和精鍛模具鋼主要用于制造熱擠壓模、熱鐓鍛模和精鍛模以及鍛壓機(jī)、高速錘上的模具。這些模具在服役時(shí)長(zhǎng)時(shí)間與被成形的金屬接觸，承受的溫度高于錘鍛模，尤其是加工黑色金屬和難熔金屬時(shí)。這些模具還承受較高的應(yīng)力。擠壓比高時(shí)模具承受的應(yīng)力更高。這類模具尺寸不大于錘鍛模。其性能要求有高的熱穩(wěn)定性、比較高的高溫強(qiáng)度、耐熱疲勞性以及高的耐磨性。這類鋼按加入主要元素可分為鉻系、鎢系和鉬系熱模具鋼。鉻系鋼中含有大約5%Cr元素，并加入Mo、W、V、Si元素。因Cr元素含量高，鋼具有較高的淬透性。加入1%Mo元素時(shí)，淬透性更高，即使尺寸較大的模具也可空冷淬火淬透。具有高的強(qiáng)度與韌性，并具有較高的抗氧化性，尤其是含Cr、Si元素時(shí)抗氧化性更好。另外Cr、Si元素還呆提高鋼的臨界點(diǎn)，有利于提高鋼的抗熱疲勞性能。加入V元素可增強(qiáng)鋼的二次硬化現(xiàn)象，增加鋼的熱穩(wěn)定性。4Cr5MoSiV鋼與4Cr5W2SiV鋼為其代表鋼種。此類鋼常用于制造鋼及銅合金的熱擠壓模，也可用于制造熱鍛?；蜾X及銅合金的壓鑄模。鎢系鋼中因加入大量的W元素，具有高的熱穩(wěn)定性，含W元素越高，熱穩(wěn)定性越高，3Cr2W8V為其代表鋼種。鋼中Cr元素在增加鋼的淬透性同時(shí)，提高鋼的抗氧化物和抗蝕性。W元素提高鋼的熱穩(wěn)定性和耐磨性，但W元素不可加多，應(yīng)控制在8%~10%，以免產(chǎn)生過(guò)多的碳化物而使鋼的韌性和抗熱疲勞性降低。同時(shí)也控制C元素的含量，過(guò)低易使鋼中出現(xiàn)鐵素體而使鋼發(fā)軟，過(guò)高易削弱鋼的韌性與塑性，C元素應(yīng)保持在0.30%~0.40%之間。3Cr2W8V鋼除了用于熱擠壓模外，更多地用于輕合金的壓鑄模。鉬系鋼以3Cr3Mo3V與4Cr3Mo3SiV為代表。鋼中加入3%的Mo元素，主要是提高鋼的回火穩(wěn)定性，改善鋼的高溫強(qiáng)度及硬度，增強(qiáng)耐熱疲勞性能。當(dāng)熱擠壓模具承受的載荷較輕時(shí)可選用低合金鋼制造，如4SiCrV、8Cr3等。

　　

　　常用的熱擠壓模具鋼、熱鐓鍛模具鋼和精鍛模具鋼：

　　

　　①3Cr2W8V鋼、銅及其合金的熱擠壓模

　　

　　②4Cr5MoSiV銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　?、?Cr5W2SiV銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　?、?Cr5MoSiV1銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　　⑤4Cr3Mo3SiV銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　?、?Cr3Mo3W2V銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　　⑦3Cr3W9V輕金屬、鋼和銅及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　　⑧4Cr5MoWSiV銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　　⑨3Cr3Mo3V銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　　⑶壓鑄模具鋼的選用：壓鑄模具網(wǎng)主要用于制造輕合金和銅合金的壓鑄模，其代表鋼種為3Cr2W8V鋼。當(dāng)壓鑄低熔點(diǎn)合金如鋅合金，可采用低合金鋼制造模具如30CrMnSi、40Cr、5CrMnMo鋼等。當(dāng)壓鑄鎂、鋁合金時(shí)，可使用3Cr2W8V鋼或含5%Cr熱模具鋼如4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB鋼。

　　

　　蘇州市東锜精密模具有限公司是一家集高速工具鋼、合金工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼等特殊鋼材生產(chǎn)加工一體化的高科技型特鋼制品企業(yè)。