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模具鋼百科
怎么選用熱作模具鋼 看完你就知道了
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2019-08-20 | 350 次瀏覽 | 分享到:
如何選用熱作模具鋼呢?
  
  首先是熱作模具鋼的分類
  
  熱作模具鋼按合金元素及熱處理后性能分為低耐熱高韌性熱作模具鋼、中耐熱韌性鋼、高耐熱性鋼以及特殊用途熱作模具鋼。
  
  然后是不同模具鋼的具體應用
  如何選用熱作模具鋼呢?
  
  首先是熱作模具鋼的分類
  
  熱作模具鋼按合金元素及熱處理后性能分為低耐熱高韌性熱作模具鋼、中耐熱韌性鋼、高耐熱性鋼以及特殊用途熱作模具鋼。
  
  然后是不同模具鋼的具體應用
  
  高韌性熱作模具鋼的應用
  
  此類鋼中碳的含量一般在0.5﹪左右,合金元素總質量分數3﹪左右,主要用于熱鍛模具。傳統的熱鍛模具鋼有5CrMnMo、5CrNiMo等,這類鋼有較好的淬透性、沖擊性能較好、導熱性能好、有較高的熱疲勞抗力,在400℃左右工作條件下能承受急冷急熱的狀況,一般模具不超過250mm淬透,否則中心部位會出現中溫轉變產物。
  
  由于淬透性的限制,隨著模塊截面的增大,要求進一步提高模具材料的淬透性,以使模具的心部能夠得到較高的均勻的性能。為解決此問題,國內外研發了一系列提高合金含量的高淬透性模具鋼,如國產的3Cr2MoWVNi鋼、5Cr2NiMoVSi鋼、4CrMnSiMoV鋼等,這些鋼均是在5CrNiMo的基礎上適當降低含碳量、提高Cr、Mo的含量并加入適量的V和Si,提高了鋼的淬透性。這些新研制的高韌性熱作模具鋼淬火溫度范圍寬、淬透性好、高溫強度高,并且具有良好的韌性、熱穩定性、抗冷熱疲勞和抗熱磨損等性能,在中小熱鍛模上使用,比5CrMnMo、5CrNiMo鋼制造的模具,壽命有較大提高。
  
  中耐熱韌性鋼的應用
  
  中耐熱韌性鋼的特點是碳質量分數較低(一般為0.3﹪~0.5﹪),合金元素含量中等,含有較多的Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素,Cr含量較高一般為wcr=3﹪~5﹪。wMo=1﹪~3﹪,Cr和Mo使鋼的淬透性大大提高;含有V使鋼具有較好的抗過熱敏感性,對提高模具的熱硬性和熱強性非常有效,在500~600℃具有較高的硬度熱強性和耐磨性,最高可達650℃。該類鋼淬透性很好,對100mm厚工件空冷即能淬透,其綜合性能好。在GB1299—2000標準中屬此類的鋼號有:4Cr5MoSiV鋼、4Cr5MoSiV1鋼、4Cr3Mo3SiV鋼、3Cr3Mo3W2V鋼、4Cr5W2VSi鋼等,這類鋼分別用來制造熱擠壓模、精鍛模、有色金屬壓鑄模等,有良好的使用效果。
  
  高耐熱鋼的應用
  
  高耐熱性能熱作模具鋼碳含量不高,但合金元素含量高,多數模具鋼的合金元素的質量分數為8﹪~10﹪,有的達11%,這類鋼有高的耐熱性,即高的高溫強度和高溫硬度,可以在600~700℃的高溫下工作,同時具有高的耐熱性,淬透性好,有強烈的二次硬化效果,好的回火抗力,較高的抗疲勞性和斷裂韌度。高耐熱性鋼適用于要求高耐熱性、耐磨性、韌性要求較低、形狀不太復雜的模具。主要用于制造壓力機鐓鍛模,擠壓機上加工高強鋼、不銹鋼、鈦合金、耐熱合金等尺寸小于150mm的模具、壓鑄模以及較高工作溫度(600~690℃)、高磨損條件下工作的熱作模具。
  
  傳統的熱作模具鋼3Cr2W8V鋼具有以上特性,能在600~650℃條件下長期服役,因此廣泛應用于高耐熱熱作模具。但是該鋼如果冶煉不當、鑄錠較大、鑄模溫度過高及鋼液過熱時,3Cr2W8V鋼錠中的元素偏析特別嚴重,共晶碳化物的數量會增多,因此造成模具脆裂報廢的事故時有發生。而且高鎢鋼有脫碳傾向,這是模具磨損快、粘模嚴重、表面早期出現熱疲勞裂紋的原因之一。
  
  為解決此類問題,國內研發了一些新的鋼種:如HD鋼和Y系列鋼。
  
  HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼是為了適應700℃左右工作溫度而研制的新型高耐熱性鋼。HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎上,適當降低Mo、V的含量,加入質量分數為wNi=1﹪、wNb=0.15﹪,提高了鋼的高溫韌性及熱穩定性,在700℃仍可以保持40HRC的硬度。在硬度相同的情況下,HD鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50﹪,700℃高溫時抗拉強度高70﹪,冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和5﹪,用其制作的熱擠壓模具使用壽命也高于3Cr2W8V鋼。
  
  Y系列模具鋼是針對壓鑄模特點結合我國礦產資源而研制的新鋼種。Y10(4Cr5Mo2MnVSi)鋼淬透性好,主要用于鋁合金壓鑄模。與Y10鋼相比,Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)鋼中的Cr、Si含量下降了,碳化物不均勻性下降,同時以硼來提高淬透性和熱強性,加入微量鈮可提高M6C和MC型碳化物的穩定性,因此能細化晶粒,降低過熱敏感性,提高熱強性和熱穩定性,可用于熔液溫度為880~960℃的銅合金熱壓鑄模。Y系列鋼用于壓鑄模上,其使用壽命較3Cr2W8V鋼有很大提高。
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