本篇文章給大家談?wù)劅釠_壓模具用模具鋼需要的性能指標(biāo)有哪些?，以及熱沖壓模具用模具鋼需要的性能指標(biāo)有哪些要求對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。

熱作模具鋼有什么性能要求？

熱作模具鋼是指適宜于制作對(duì)金屬進(jìn)行熱變形加工的模具用的合金工具鋼，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱鐓模等。由于熱作模具長(zhǎng)時(shí)間處于高溫高壓條件下工作，因此，要求模具材料具有高的強(qiáng)度、硬度及熱穩(wěn)定性，特別是應(yīng)有高熱強(qiáng)性、熱疲勞性、韌性和耐磨性。

熱作模具在工作時(shí)承受著很大的沖擊力，模腔和高溫金屬接觸，反復(fù)地加熱和冷卻，其使用條件極其惡劣。為了滿足熱作模具的使用要求，熱作模具鋼應(yīng)具備下列基本特性：

(1)較高的高溫強(qiáng)度和良好的韌性。熱作模具，尤其是熱鍛模，工作時(shí)承受很大的沖擊力，而且沖擊頻率很高，如果模具沒有高的強(qiáng)度和良好的韌性，就容易開裂。

(2)良好的耐磨性能，由于熱作模具丁作時(shí)除受到毛坯變形時(shí)產(chǎn)生摩擦磨損之外，還受到高溫氧化腐蝕和氧化鐵屑的研磨，所以需要熱作模具鋼有較高的硬度和抗黏附性。

(3)高的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是指鋼材在高溫下可長(zhǎng)時(shí)間保持其常溫力學(xué)性能的能力。熱作模具工作時(shí)，接觸的是熾熱的金屬，甚至是液態(tài)金屬，所以模具表面溫度很高，一般為400～700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發(fā)生熱化，具有高的熱穩(wěn)定性，否則模具就會(huì)發(fā)生塑性變形，造成堆塌而失效。

(4)優(yōu)良的耐熱疲勞性，熱作模具的工作特點(diǎn)是反復(fù)受熱受冷，模具一時(shí)受熱膨脹，一時(shí)又冷卻收縮，形成很大的熱應(yīng)力，而且這種熱應(yīng)力是方向相反，交替產(chǎn)生的。在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，模具表面會(huì)形成網(wǎng)狀裂紋(龜裂)，這種現(xiàn)象稱為熱疲勞，模具因熱疲勞而過早地?cái)嗔眩菬嶙髂＞呤У闹饕蛑弧Ｋ詿嶙髂＞咪摫仨氁辛己玫臒崞谛浴?/p>

(5)高淬透性。熱作模具一般尺寸比較大，熱鍛模尤其是這樣，為了使整個(gè)模具截面的力學(xué)性能均勻，這就要求熱作模具鋼有高的淬透性能。

(6)良好的導(dǎo)熱性。為了使模具不致積熱過多，導(dǎo)致力學(xué)性能下降，要盡可能降低模面溫度，減小模具內(nèi)部的溫差，這就要求熱作模具鋼要有良好的導(dǎo)熱件能。

(7)良好的成形加工工藝性能，以滿足加工成形的需要。

熱作模具鋼材的特征有哪些？

熱作模具鋼材的特征有 1.碳含量多數(shù)為中碳鋼，這是因?yàn)樘撸瑢?dǎo)熱性差；太低，強(qiáng)度、硬度、耐磨性差。2.多數(shù)含有硅、鉻、鋁三種元素里的一種或幾種，因?yàn)檫@三種元素能提高鋼的抗氧化能力。3.多數(shù)鋼含有鎢、鉬、釩、鈦、鈮這些元素里的一種或幾種，因?yàn)檫@些元素能提高鋼的高溫強(qiáng)度及耐磨性。。。

熱鍛模具鋼需具備哪些基本特性

HMAX系列熱鍛模具鋼具備具備以下特點(diǎn)：1.紅硬高、2.韌性好、3.抗冷熱疲勞強(qiáng)、4.熱導(dǎo)率性能高、5.淬透性強(qiáng)、6.機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

HMAX-3新型高紅硬性高強(qiáng)韌高耐磨模具

HMAX-3模具鋼是HMAX模具鋼系列之一，基體純凈、 組織均勻、是一種高性能的鉻-鉬-釩合金鋼材，具有良好的抗熱裂紋、開裂、熱磨損和塑性變形能力。具有以下特點(diǎn)：在各個(gè)方向上都有優(yōu)異的韌性和延展性、好的抗回火性能、良好的高溫強(qiáng)度、優(yōu)異的淬透性、熱處理、表面涂覆后良好的尺寸穩(wěn)。

由于該產(chǎn)品增強(qiáng)了抵抗模具主要失效機(jī)理(如熱龜裂、熱裂紋、熱磨損及塑性變形)的能力，因此能顯著提高模具壽命并獲得更佳的經(jīng)濟(jì)效益。適用于高要求的壓鑄、熱鍛和熱擠壓行業(yè)。

適用于較嚴(yán)苛條件下壓鑄（如發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋、 缸體、 變速箱殼體、 活塞等） ； 有高拋光要求， 耐磨性要求及模次要求更高的塑膠模具； 耐磨性及抗開裂性要求更高的熱擠壓模具（如7系列鋁合金）

HMAX系列熱鍛模具鋼之一HMAX-4模具鋼種的各項(xiàng)綜合性能良好，適用于制作受熱溫度較高，使用條件要求苛刻的銅合金壓鑄、熱鍛、熱擠壓、熱剪切、熱軋輥模熱作模具。汽車變速箱同步器銅錐環(huán)壓鑄模、銅彎管接頭壓鑄模、1/2銅閘閥體壓鑄模、1銅閘閥體殼壓鑄模、銅管熱擠壓模、軸承套圈熱擠壓模、液鍛活塞模等模具比3CR2W8V模次提高3-6倍。

模具鋼材性能要求到底有哪些？

一般說來，錘鍛模用鋼有兩個(gè)問題比較突出一是工作時(shí)受沖擊負(fù)荷作用．故對(duì)鋼的力學(xué)性能要求較高，特別是對(duì)塑變抗力及韌性要求較高；二是錘鍛模的截面尺寸較大（＜400mm）故對(duì)鋼的淬透性要求較高，以保證整個(gè)模具組織和性能均勻。 常用錘鍛樓用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應(yīng)選用不同的材料。對(duì)特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好．也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對(duì)中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。 （ 2）熱擠壓模用鋼 熱擠壓模的工作特點(diǎn)是加載速度較慢，因此，模腔受熱溫度較高，通常可達(dá)500一800℃。對(duì)這類鋼的使用性能要求應(yīng)以高的高溫強(qiáng)度(即高的回火穩(wěn)定性）和高的耐熱疲勞性能為主。對(duì)ak及淬透性的要求可適當(dāng)放低。一般的熱擠壓模尺寸較小，常小于 70～90 mm。 常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等熱作模具鋼．其化學(xué)成分如表4.16所示。

其中4CrW2Si．既可做冷作模具鋼，又可做熱作模具鋼．由于用途不同，可采用不同熱處理方法。作冷模時(shí)采用較低的淬火溫度（870—900℃）及低溫或中溫回火處理；作熱模時(shí)則采用較高的淬火溫度（一般為950一1000℃）及高溫回火處理。（3）壓鑄模用鋼 從總體上看，壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近，即以要求高的回火穩(wěn)定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠模用鋼相同．如常采用4CrW2Si．和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對(duì)熔點(diǎn)較低Zn合金壓鑄模．可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等；對(duì)Al和Mg合金壓鑄模，可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對(duì)Cu合金壓鑄模．多采用3Cr2W8V鋼。 近年來．隨著黑色金屬壓鑄工藝的應(yīng)用，多采用高熔點(diǎn)的鋁合金和鎳合金．或者對(duì)3Cr2W8V鋼進(jìn)行Cr-Al-SI三元共滲，用以制造黑色金屬壓鑄模。最近國(guó)內(nèi)外還正在試驗(yàn)采用高強(qiáng)度的銅合金作黑色金屬的壓鑄模材料。

模具鋼的性能要求

1. 強(qiáng)度性能

（1）硬度硬度是模具鋼的主要技術(shù)指標(biāo)，模具在高應(yīng)力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據(jù)其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。對(duì)于同一鋼種而言，在一定的硬度值范圍內(nèi)，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的差別。

（2）紅硬性 在高溫狀態(tài)下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩(wěn)定，從而保持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理工藝。

（3）抗壓屈服強(qiáng)度和抗壓彎曲強(qiáng)度 模具在使用過程中經(jīng)常受到強(qiáng)度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。在很多情況下，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)和抗彎試驗(yàn)的條件接近于模具的實(shí)際工作條件（例如，所測(cè)得的模具鋼的抗壓屈服強(qiáng)度與沖頭工作時(shí)所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合）。抗彎試驗(yàn)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變量的絕對(duì)值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態(tài)下變形抗力的差別。

2. 韌性

在工作過程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。

模具鋼的化學(xué)成分，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數(shù)量、形貌、尺寸大小及分布情況，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后得到的金相組織等因素都對(duì)鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對(duì)于其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強(qiáng)度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學(xué)成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強(qiáng)度和韌性達(dá)到最佳的配合。

沖擊韌性系表特征材料在一次沖擊過程中試樣在整個(gè)斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗(yàn)技術(shù)正在被采用。

3. 耐磨性

決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相當(dāng)大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具能夠在強(qiáng)烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機(jī)械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性，就要既保持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對(duì)于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持潤(rùn)滑作用，減少模具和工件之間產(chǎn)生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進(jìn)行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對(duì)鋼的磨損有較大的影響。

耐磨性可用模擬的試驗(yàn)方法，測(cè)出相對(duì)的耐磨指數(shù)，作為表征不同化學(xué)成分及組織狀態(tài)下的耐磨性水平的參數(shù)。以呈現(xiàn)規(guī)定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗(yàn)是以Cr12MoV鋼為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。

4. 抗熱疲勞能力

熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評(píng)價(jià)熱作模具鋼的斷裂抗力應(yīng)重視材料的熱機(jī)械疲勞斷裂性能。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo)，它包括熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性三個(gè)方面。

熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多；機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后，在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量；斷裂韌性反映材料對(duì)已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是必須有較大的裂紋長(zhǎng)度。在應(yīng)力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴(kuò)展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。

也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性，可以決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。

抗熱疲勞性能的指標(biāo)可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)數(shù)，也可以用經(jīng)過一定的熱循環(huán)后所出現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長(zhǎng)度來衡量。

5. 咬合抗力

咬合抗力實(shí)際就是發(fā)生“冷焊”時(shí)的抵抗力。該性能對(duì)于模具材料較為重要。試驗(yàn)時(shí)通常在干摩擦條件下，把被試驗(yàn)的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進(jìn)行恒速對(duì)偶摩擦運(yùn)動(dòng)，以一定的速度逐漸增大載荷，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。

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