万博体育平台网址热作模具钢的选用应该注意哪

已浏览: 146次 日期:2020-01-10 作者:万博体育平台网址

此類鋼中碳的含量一般在0.5﹪左右,万博体育平台网址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。

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。

為了滿足高溫、耐蝕、抗氧化要求而引入奧氏體型耐熱鋼,其中有鉻鎳系奧氏體不銹耐熱鋼,如Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo;以及高錳奧氏體鋼,如5Mn15Cr8Ni5Mo3V鋼、7Mn10Cr8Ni10Mo3V鋼、7Mn15Cr2AlV2WMo鋼等。這些奧氏體型耐熱鋼作為熱作模具材料已經逐漸獲得了廣泛應用。