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熱作模具鋼及熱處理.ppt

　　第4章熱作模具鋼及熱處理4.1熱作模具鋼性能要求4.2熱作模具鋼及熱處理規范4.1熱作模具鋼性能要求4.1.1熱作模具鋼的使用性能要求熱作模具在工作中既有力的作用又有溫度的作用，從而使模具的工作條件復雜化，對模具材料的特性要求也更加嚴格#為了滿足熱作模具的使用要求，熱作模具鋼應具備下列基本特性：（1）較高的高溫強度和良好的韌性。

　　工作時會承受很大的沖擊力，而且沖擊頻率很高，如果熱作模具鋼沒有高的強度和良好的韌性，就容易開裂。

　　由于熱作模具工作時除受到毛坯變形時產生摩擦磨損之外，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粘附性。

　　4.1熱作模具鋼性能要求（3）高的熱穩定性。

　　熱穩定性是指鋼材在高溫下可長時間保持其常溫力學性能的能力。

　　熱作模具工作時，接觸的是熾熱的金屬，甚至是液態金屬，所以模具表面的溫度很高，一般為400～700℃。

　　這就要求熱作模具鋼在高溫下不發生軟化，具有高的熱穩定性，否則模具就會發生塑性變形，造成堆塌而失效。

　　熱作模具的工作特點是反復受熱受冷，模具一時受熱膨脹，一時又冷卻收縮。

　　形成很大的熱應力，而且這種熱應力是方向相反，交替產生#在反復熱應力作用下，模具表面會形成網狀裂紋，這種現象稱為熱疲勞，模具因熱疲勞而過早地斷裂，是熱作模具失效的主要原因之一。

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

　　為了使模具不致積熱過多，導致力學性能下降，要盡可能降低模面溫度，減小模具內部的溫差，這就要求熱作模具鋼要有良好的導熱性能。

　?。?）良好的成形加工工藝性能，以滿足加工成形的需要。

　　4.1.2熱作模具鋼的成分特點熱作模具鋼的成分與合金調質鋼相似,一般碳的質量分數小于0.5%，并含有Cr、Mn、Ni、Si等合金元素。

　　4.1熱作模具鋼性能要求含碳量低可保證其具有足夠的韌性。

　　為了防止回火脆性，還加入Mo、W等元素；為了提高高溫強度和熱疲勞抗力，需增加相當數量的Cr、W。

　　這些元素提高了相變溫度，使模面在交替受熱與冷卻過程中不致發生相變而發生較大的容積變化，從而提高其抗熱疲勞的能力。

　　另外，W、Mo、V等在回火時以碳化物形式析出而產生二次硬化，使熱作模具鋼在較高溫度下仍保持相當高的硬度，這是熱作模具鋼正常工作的重要條件之一。

　　4.1熱作模具鋼性能要求4.1.3熱作模具鋼的分類根據工作溫度、性能和用途可將通用熱作模具鋼分類如下：（1）按用途分類：①熱鍛模用鋼；②熱擠壓模用鋼；③壓鑄模用鋼；④熱沖裁模用鋼。

　?。?）按耐熱性分：①低耐熱鋼；②中耐熱鋼③高耐熱鋼。

　?。?）按特有性能分：①高韌性熱作模具鋼；②高熱強熱作模具鋼；③高耐磨熱作模具鋼。

　?。?）按合金元素分類可以分為：①鎢系熱模鋼；②鉻系熱模鋼；③鉻鉬系；④鉻鎢鉬系熱模鋼。

　　4.2熱作模具鋼及熱處理規范4.2.1熱鍛模用鋼熱鍛模是在高溫下通過沖擊力或壓力使熾熱的金屬坯料成形的模具，包括錘鍛模、壓力機鍛模、熱鐓模、精鍛模和高速鍛模等，其中錘鍛模最有代表性。

　　熱鍛模用鋼主要用于各種尺寸的錘鍛模、平鍛機鍛模、大型壓力機鍛模等。

　　熱鍛模在工作中受到高溫、高壓、高沖擊負荷的作用。

　　模具型腔與高溫金屬坯料相接觸產生強烈地摩擦，使模具本身溫度高達400～600℃；鍛件取出后模腔還要用水、油或壓縮空氣進行冷卻，如此受到反復加熱和冷卻，使模具表面產生較大的熱應力。

　　錘鍛模的失效方式主要是，在交變的熱應力作用下，4.2熱作模具鋼及熱處理規范模具表面產生網狀或放射狀的熱疲勞裂紋，以及模腔磨損或嚴重偏載、工藝性裂紋導致模具開裂。

　　因此，熱鍛模應具有較高的高溫強度和韌性，良好的耐磨性和耐熱疲勞性，由于錘鍛模尺寸比較大，還要求錘鍛模用鋼具有高的淬透性。

　　這就是熱鍛模的工作條件，正是這種工作條件，要求這類模具鋼應具有下列基本性能：（1）淬透性高,以保證這種大型模具沿整個截面具有均勻一致的力學性能。

　?。?）沖擊韌度好，熱疲勞抗力高，以保證能承受沖擊載荷及在急冷急熱反復熱沖擊下，不至于發生龜裂。

　　4.2熱作模具鋼及熱處理規范（3）導熱性好，以保證模具型腔表面的熱量盡快傳導外散，降低模具的溫升，有利于減少熱磨損及熱疲勞損傷。

　　（4）較高的抗回火穩定性及高溫強度，以減少熱塑性變形。

　　為滿足上述性能，高韌性熱作模具鋼中不能含有太高的碳及碳化物形成元素，通常碳質量分數w（c）在0.3%～0.5%為提高淬透性及熱強性加入少量鉻、鉬、釩、鎳、錳、硅等，加入少量鉬。

山東熱作模具鋼

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