很多人不知道模具鋼材有哪些性能？的知識，小編對一種隨形水冷注塑模具鋼件及其制備方法與流程進行分享，希望能對你有所幫助！

本文導讀目錄：

1、模具鋼材有哪些性能？

2、一種隨形水冷注塑模具鋼件及其制備方法與流程

3、世融特崗(圖)｜ASP60模具鋼報價｜莆田ASP60模具鋼

模具鋼材有哪些性能？

　　模具鋼的化學成分、晶粒大小和純凈度，碳化物和夾雜物的數量、形態、大小和分布，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后的金相組織對鋼的韌性有很大影響。

　　特別是鋼的純凈度和熱加工變形對其橫向韌性的影響更為明顯。

　　因此，必須合理選擇鋼的化學成分，采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，使模具材料的耐磨性、強韌性達到最佳匹配。

　　沖擊韌性系統特征材料在一次沖擊過程中，試樣在整個斷裂過程中吸收的總能量。

　　然而，許多工具在不同的工作條件下會疲勞斷裂，因此常規的沖擊韌性不能完全反映模具鋼的斷裂性能。

　　正在采用小能量多沖擊斷裂功或多斷裂壽命和疲勞壽命等測試技術。

　　在服役條件下，熱模具鋼不僅要承受周期性變化的載荷，還要承受高溫和周期性淬火加熱的作用。

　　因此，在評價熱作模具鋼的抗斷裂性能時，應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。

　　機械疲勞是一項綜合性能指標，包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。

　　熱疲勞性能反映了材料在熱疲勞裂紋萌生前的工作壽命。

　　抗熱疲勞性高的材料有更多的熱循環來引發熱疲勞裂紋。

　　機械疲勞裂紋擴展速率反映了材料在熱疲勞裂紋萌生后，在鍛造壓力的作用下，裂紋向內擴展時，各個應力循環的擴展量。

　　斷裂韌性反映了材料對現有裂紋的不穩定性和擴展的抵抗能力。

　　在具有高斷裂韌性的材料中，如果其中的裂紋是不穩定的和擴展的，它們必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子，即它們必須具有大的裂紋長度。

　　在應力不變的前提下，一個模具已經存在疲勞裂紋。

　　如果模具材料的斷裂韌性高，則裂紋必須擴展得更深，從而可能發生不穩定性擴展。

　　也就是說，熱疲勞抗力決定了疲勞裂紋萌生前零件的壽命；然而，裂紋擴展速率和斷裂韌性可以決定裂紋開始后發生亞臨界擴展的部件的壽命。

　　因此，為了獲得長的使用壽命，模具材料應該具有高的抗熱疲勞性、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性。

　　抗熱疲勞性的指標可以用熱疲勞裂紋的熱循環次數來衡量，也可以用一定熱循環后的疲勞裂紋數和平均深度或長度來衡量。

一種隨形水冷注塑模具鋼件及其制備方法與流程

　　圖中：1-隨形水冷注塑模具零部件；2-隨形冷卻水路；3-水路出口；4-水路入口。

　　本發明實施例提供了一種隨形水冷注塑模具鋼件的制備方法，其包括將采用選區激光熔化技術實現增材制造加工得到的模具樣品依次進行固溶處理、低溫預時效處理以及離子滲氮處理；。

　　低溫預時效的時效溫度為150℃～350℃，時效時間為60～180min；。

　　在離子滲氮處理時，模具樣品的基體溫度為450～600℃，滲氮時間為3～10h。

　　在可選的實施方式中，進行低溫預時效處理時，時效時間可以為150℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃或350℃；時效時間可以為60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min或180min。

　　在可選的實施方式中，離子滲氮時，模具樣品的基體溫度可以為450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃。

　　離子氮化參數的優選標準為，離子氮化溫度在金屬間化合物析出溫度左右，將基體溫度保持高于450℃，以保證時效強化效果和離子氮化效率。

　　在可選實施方式中，低溫預時效處理后，模具樣品的硬度增量不高于模具樣品增材制造狀態時硬度值的20％。

　　低溫預時效的溫度和時間與離子滲氮過程中的溫度和時間有關，經過大量的實驗例后，發明人發現低溫預時效處理可通過硬度和金相進行優選判定，優選標準是時效處理后硬度增量不能高于增材制造狀態硬度值的20％，且金相檢測中未見明顯的馬氏體回復現象，從而避免離子滲氮后的過時效析出脆化現象。

　　在可選的實施方式中，低溫預時效處理后的冷卻方式為氣冷或油冷。

　　在可選的實施方式中，離子滲氮的氣體為n2和h2的混合氣體，爐內工作氣壓為300～800pa，基體偏壓為500～600v。

　　進一步地，離子滲氮的氣體可以為n2、或n2與h2的混合氣體；爐內工作氣壓可以為300pa、400pa、500pa、600pa、700pa或800pa；基體偏壓為500v、510v、520v、530v、540v、550v、560v、570v、580v、590v或600v。

　　在可選的實施方式中，n2氣體含量占n2和h2的混合氣體的體積的20～60％。

　　在可選的實施方式中，制備方法包括在離子滲氮時加入促滲劑。

　　需要說明的是，在其他實施例中，也可以采用其他促滲工藝如氮碳共滲和氮碳氧共滲組合使用，這并不影響本發明的普遍適用性。

　　在可選的實施方式中，促滲劑選自ch4和/或y2o3。

　　在可選的實施方式中，進行離子滲氮后，模具樣品的表面不形成crn相或脆性的ε-fe3n相，滲氮的平均速率>12.5μm/h，表面孔隙率。

　　在可選的實施方式中，進行離子滲氮后，模具樣品的表層為氮化物相，厚度≥10μm，硬度為1000～1500hv；模具樣品的次表層為滲氮基體和氮化物，厚度≥90μm，硬度從模具樣品的表面至心部呈梯度遞減。

　　在上述參數的設置下，通過將低溫預時效處理和促滲方法相結合，調控隨形水冷模具鋼件的基體強韌性和表面滲層的生長進程，從而既能使基體處于接近峰值時效的狀態，又保持其表面的高強度和平均滲氮速率。

　　在可選的實施方式中，采用選區激光熔化技術時，激光功率為200～500w，掃描速度為700～1200mm/s，鋪粉層的厚度為20～60μm，掃描間距為90～130μm。

　　進一步地，采用選區激光熔化技術時(即模具樣品在進行選區激光熔化成形時)，激光功率可以為200w、300w、400w或500w；掃描速度可以為700mm/s、800mm/s、900mm/s、1000mm/s、1100mm/s或1200mm/s；鋪粉層厚可以為20μm、30μm、40μm、50μm或60μm；掃描間距可以為90μm、100μm、110μm、120μm或130μm。

　　在可選的實施方式中，采用選區激光熔化技術時，激光體能量密度為40～120j/mm3。

　　進一步地，激光體能量密度可以為40j/mm3、50j/mm3、60j/mm3、70j/mm3、80j/mm3、90j/mm3、100j/mm3、110j/mm3或120j/mm3。

　　在該范圍內，能制備出相對密度高于99.0％的模具樣品。

　　在可選的實施方式中，在采用選區激光熔化技術加工后，進行固溶處理之前，還包括對選區激光熔化技術加工后的模具樣品的形狀及其表面進行初次精加工。

　　在可選的實施方式中，在采用選區激光熔化技術加工前，制備方法包括根據加工零件要求，采用cad軟件設計隨形水冷模具。

　　在可選的實施方式中，進行固溶處理時，固溶溫度為830℃～900℃，固溶時間為40～80min。

　　進一步地，進行固溶處理時，固溶溫度可以為830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃或900℃；固溶時間可以為40min、50min、60min、70min或80min。

　　在可選的實施方式中，在進行固溶處理后，低溫時效處理前，模具樣品的硬度≥模具樣品增材制造狀態時的硬度值的75％，表面氧化層厚度≤0.3μm。

　　需要說明的是，“其增材制造狀態”是指模具樣品增材制造時的狀態，也是固溶處理前時的狀態。

　　固溶處理和低溫預時效處理時的溫度通過dsc測試進行確定，選取析出相溶解的吸熱峰以上溫度進行固溶處理，選取金屬間化合物析出的吸熱峰以下溫度進行時效處理。

　　固溶時間優選的標準是增材制在模具鋼件金相組織中成分偏析現象消失，但固溶處理后鋼件的硬度不低于增材制造狀態硬度值的75％。

　　在可選的實施方式中，在進行離子滲氮之前，制備方法包括低溫預時效處理后的模具樣品進行二次精加工與拋光：通過打磨去模具樣品表面的氧化物，然后進行拋光處理，用酒精或丙酮去除模具表面的灰塵和油污等，表面不能有氧化物和碰傷。

　　上述“拋光”可以采用機械拋光，也可以采用硝酸冰乙酸混合溶液等化學試劑進行拋光，優選標準是粗糙度ra低于0.05μm。

　　在可選的實施方式中，在離子滲氮前，制備方法包括對低溫預時效處理后的模具樣品進行離子清洗。

　　在可選的實施方式中，離子清洗時的工作氣壓為30～60pa，電壓為700～800v，清洗氣體包括ar和h2。

　　在可選的實施方式中，清洗氣體中，ar和h2的氣體比例為1：(1～2)。

　　在可選的實施方式中，隨形水冷注塑模具鋼件的材料選自18ni馬氏體時效鋼材和cr含量高于12wt.％的耐蝕不銹鋼材中的至少一種。

　　本發明通過優化選區激光熔化技術的參數窗口，靈活設計模具鋼件，尤其是增材制造的模具鋼件，減少模具鋼件的孔隙和偏析等狀態，提高模具鋼件的整體質量。

　　具體為通過合理固溶處理、時效處理和離子滲氮的參數，使模具鋼件處于最佳的時效狀態，既具有較高的強度，又消除或減少了模具內部的內應力，以防止或減少析出相引起的脆化效果；通過調控離子氮化參數，使增材制造模具具有高強度、高韌性和高耐磨耐蝕性能的表面，引入表面壓應力，有效提高了隨形水冷模具的質量和使用壽命。

　　此外，本發明實施例還提供了一種隨形水冷注塑模具鋼件，其由前述任一實施方式的隨形水冷注塑模具鋼件的制備方法制得。

　　該隨形水冷注塑模具鋼件具有質量好，使用壽命長的優點。

　　以下結合實施例對本發明的特征和性能作進一步的詳細描述。

　　本申請提供一種隨形水冷注塑模具鋼件的制備方法，其包括以下步驟：。

　　(1)根據加工零件要求采用cad軟件設計隨形水冷模具。

　　(2)并用選區激光熔化技術，熔凝18ni馬氏體時效鋼粉末，制備如圖1所示的隨形水冷注塑模具零部件1，其包括為隨形冷卻水路2，水路出口3以及水路入口4。

　　其中，將采用選區激光熔化技術實現增材制造加工得到的模具樣品依次進行固溶處理和低溫預時效處理；。

　　其中，模具樣品在進行選區激光熔化成形時，激光功率為265w，掃描速度為1000mm/s，鋪粉層厚為40μm，掃描間距為100μm；工作氣氛為ar，激光體能量密度為100j/mm3，成品模具相對密度大于99.92％。

　　按模具設計的尺寸精度要求和表面粗糙度精度要求對增材制造模具樣品的形狀及表面進行初次精加工。

　　(3)對激光加工的隨形水冷模具依次進行固溶處理和低溫預時效處理。

　　固溶溫度為860℃，固溶時間為50min，固溶處理后的冷卻方式為油冷；固溶處理后的樣品在金相檢測中激光增材制造的特征組織，如枝晶和成分偏析等均不可見，硬度約為28±1.5hrc。

　　時效溫度為200℃，時效時間為150min，時效處理后的冷卻方式為油冷。

　　時效處理后未見明顯的馬氏體回復現象，硬度測試約為38±0.5hrc。

　　(4)對固溶處理和低溫預時效處理后的模具樣品進行二次精加工、拋光及清洗除油處理。

　　通過超精磨去除模具樣品表面的氧化物，然后進行機械拋光處理，用酒精或丙酮去除模具表面的灰塵、油污等，表面不能有氧化物和碰傷。

　　(5)對拋光后的模具進行離子清洗和離子滲氮處理。

　　對拋光后的模具樣品進行離子清洗，離子清洗的工作氣壓為40pa，電壓為760v，離子清洗氣體為ar和h2的混合氣，氣體比例為1：1。

　　基體溫度為510℃，滲氮氣體采用n2和h2的混合氣體，n2和h2的氣體比例為1：2。

　　離子滲氮時，引入微量的y2o3作為促滲劑；爐內工作氣壓為450pa，基體偏壓約600v，滲氮時間為4h，冷卻方式為隨爐冷卻。

　　離子氮化后模具鋼件的橫截面金相如圖2所示。

　　從圖2中可以看出，經過本發明實施例的一系列處理后，隨形水冷模具鋼件表層形成了90～100μm厚的滲層，滲層硬度呈梯度分布，靠近滲層表面的位置硬度接近1000hv，靠近基體一側的硬度也超過700hv。

　　基體硬度在600hv左右，通過經驗公式將硬度轉換成強度指標后，實施例1中的增材制造基體完全達到了傳統制造18ni鋼鍛件熱處理后的強度標準。

　　本申請提供一種隨形水冷注塑模具鋼件的制備方法，其包括以下步驟：。

　　(1)根據加工零件要求采用cad軟件設計隨形水冷模具。

世融特崗(圖)｜ASP60模具鋼報價｜莆田ASP60模具鋼

　　氮化和碳氮共滲：氮化提供了硬的表面，它提高了耐磨損和抗侵蝕能力，ASP60模具鋼價格，氮化表面同樣也提高了抗腐蝕能力。

　　為獲得好的效果請按照先粗加工、再560℃去應力、然后研磨、氮化的步驟進行。

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