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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力；②承受強烈的塑性磨擦與磨損；③承受劇烈不均勻的熱應變與熱應力；④承受高溫氧化；⑤承受高溫腐蝕。

　　

　　⒉熱作模具鋼應具備哪些性能？

　　

　　熱作模具鋼應具備的性能主要包括：①高的熱強性與足夠的韌性；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高的淬透性與導熱性；⑥良好的熱、冷加工性與表面質量。

　　

　　⒊熱作模具鋼如何選用？

　　

　　熱作模具鋼在選用時主要考慮模具在服役時的工期作條件，并兼顧考慮材料的工藝性和模具制造成本。依據模具在服役時的工作條件，分析模具工作時所承受的各種應力與載荷，提供模具材料所應具備的力學性能，從而有針對性地選擇某種模具材料來制造成模具。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，在保證一定生產率的前提下，盡可能使用低廉的材料。

　　

　　⑴錘鍛模具鋼的選用：錘鍛模具鋼主要是用來制造錘鍛模。錘鍛模是在高溫下通過沖擊加壓強迫金屬成形的工具。它在服役的過程中受到比較高的單位壓力和沖擊負荷，以及熾熱金屬對鍛模型腔的磨擦作用。錘鍛模的型腔表面經常和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雜，因此錘鍛模具鋼需要在高溫下保持高的強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，以保證整個鍛模截面得到均勻的力學性能；良好的導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高而降低力學性能；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高，一般在0.45%~0.65%之間。鋼中加Cr元素呆以提高鋼的強度，含量控制在1%左右，能較明顯地提高鋼的沖擊韌性，同時增加鋼的淬透性和回火穩定性。鋼中加入Ni元素能顯著提高鋼的強度和韌性，對于同時含有Cr、Mo元素的鋼，Ni元素能極大地提高鋼的淬透性。鋼中的Mn元素主要用來替代Ni元素，能顯著提高鋼的淬透性，但Mn元素會增加鋼的過熱敏感性并引起回火脆性。加入Si元素能增加鋼的淬透性，提高鋼的強度、回火穩定性和耐熱疲勞性，但Si元素加多（超過1%）時，會增加鋼的回火脆性，降低沖擊韌性。鋼中加入V、Mo元素都能細化晶粒，減少過熱傾向，提高鋼的回火穩定性，Mo元素還能削弱回火脆性。

　　

　　常用錘鍛模具鋼：

　　

　　①5CrNiMo制造形狀復雜的、沖擊負荷重的、大型及特大型的鍛模（小邊長≥400mm）

　　

　　②5CrMnMo制造中型鍛模（小邊長≤300~400mm）

　　

　　③5CrMnSiMoV替代5CrNiMo制造大型錘鍛模和水壓機鍛模等。

　　

　　④5SiMnMoV制造大、中型錘鍛模和壓力機鍛模以及平鍛模等。

　　

　　⑤4SiMnMoV制造大、中型錘鍛模和壓力機鍛模以及較正模等。

　　

　　⑵熱擠壓模具鋼、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、高速錘上的模具。這些模具在服役時長時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。這些模具還承受較高的應力。擠壓比高時模具承受的應力更高。這類模具尺寸不大于錘鍛模。其性能要求有高的熱穩定性、比較高的高溫強度、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，淬透性更高，即使尺寸較大的模具也可空冷淬火淬透。具有高的強度與韌性，并具有較高的抗氧化性，尤其是含Cr、Si元素時抗氧化性更好。另外Cr、Si元素還呆提高鋼的臨界點，有利于提高鋼的抗熱疲勞性能。加入V元素可增強鋼的二次硬化現象，增加鋼的熱穩定性。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，也可用于制造熱鍛模或鋁及銅合金的壓鑄模。鎢系鋼中因加入大量的W元素，具有高的熱穩定性，含W元素越高，熱穩定性越高，3Cr2W8V為其代表鋼種。鋼中Cr元素在增加鋼的淬透性同時，提高鋼的抗氧化物和抗蝕性。W元素提高鋼的熱穩定性和耐磨性，但W元素不可加多，應控制在8%~10%，以免產生過多的碳化物而使鋼的韌性和抗熱疲勞性降低。同時也控制C元素的含量，過低易使鋼中出現鐵素體而使鋼發軟，過高易削弱鋼的韌性與塑性，C元素應保持在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定性，改善鋼的高溫強度及硬度，增強耐熱疲勞性能。當熱擠壓模具承受的載荷較輕時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。

　　

　　③4Cr5W2SiV銅及其合金、輕金屬及其合金的熱擠壓模與芯棒。

　　

　　④4Cr5MoSiV1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。

　　

　　⑥3Cr3Mo3W2V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。當壓鑄低熔點合金如鋅合金，可采用低合金鋼制造模具如30CrMnSi、40Cr、5CrMnMo鋼等。當壓鑄鎂、鋁合金時，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、合金結構鋼、軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、碳素結構鋼和碳素工具鋼等特殊鋼材生產加工一體化的高科技型特鋼制品企業。