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钢材知识——热作模具钢和塑料模具钢

热作模具钢和塑料模具钢

发布时间:2020/7/17     新闻来源:上海西鼎模具钢

 模具钢大致分为三类:冷作模具钢,热作模具钢和塑料模具钢,用于锻造,冲压,切割,压铸等。热作模具钢是指适用于制造使金属热变形的模具的合金工具钢,例如热锻模,热挤压模,压铸模,热up粗模,由于热作模具在高温和高压条件下长时间工作,因此要求模具材料具有高强度,硬度和热稳定性,尤其是高热强度,热疲劳,韧性和耐磨性。

 1.热作模具的工作条件

热作模具包括锤锻模,热挤压模和压铸模。如前所述,热作模具的工作条件的主要特征是与铁水接触,这是与冷作模具的工作条件的主要区别。因此,它将带来以下两个问题:

(l)加热型腔的表面金属。通常锤锻模工作。腔体的表面温度可以达到300〜400℃以上。热挤压模具可达到500-800℃或更高。压铸模具的型腔温度与压铸材料的类型和浇注温度有关。例如,在压铸黑色金属时,型腔温度可以达到1000℃以上。如此高的使用温度将显着降低模腔的表面硬度和强度,并且在使用过程中容易堆叠。因此,热作模具钢的基本性能要求是高热塑性,包括高温硬度和高温强度,高热塑性,这实际上反映出钢的高回火稳定性。由此,我们可以找到第一种热模钢合金化的方法,即添加Cr,W,Si。和其他合金元素可以改善钢的回火稳定性。

(2)腔体表面的金属发生热疲劳(裂纹)。热模的工作特性是间歇性的。每次形成铁水时,必须使用水,油,空气和其他介质冷却模具型腔的表面。因此,热模的工作状态是反复加热和冷却,以使型腔的表面金属具有反复的热膨胀和收缩,即,反复经受拉伸和压缩应力。结果导致型腔表面出现裂纹,称为热疲劳。因此,提出了热作模具钢的第二个基本性能要求。即,具有高的抗热疲劳性。一般来说,影响钢的耐热疲劳性的因素有:

①钢的导热性。钢的高导热率可以减少模具表面金属的发热,从而降低钢的热疲劳趋势。通常认为,钢的热导率与碳的量有关。当碳含量高时,热导率低,因此不适合将高碳钢用于热作模具钢。中碳钢(C0.3%5〜0.6%)通常用于碳含量太低的生产中。这将导致钢的硬度和强度降低。这也是不利的。

②钢的临界点的影响。通常,钢的临界点(Acl)越高,钢的热疲劳趋势越低。因此,通常通过添加合金元素Cr,W,Si来提高钢的临界点。从而提高钢的抗热疲劳性。

  2.常用热作模具钢

(1)锤锻模具用钢。一般来说,锤锻模具钢有两个问题。一是工作期间的冲击负荷。因此,钢的机械性能较高,特别是塑性阻力和韧性较高;第二种是锤锻。模具的横截面尺寸较大(<400mm),因此需要钢的淬透性以确保整个模具结构和性能均匀。

常用的锤锻地板钢包括5CrNiMo,5CrMnMo,5CrNiW,5CrNiTi和5CrMnMoSiV。不同类型的锤眼模具应使用不同的材料。对于大型或大型锤锻模,5CrNiMo更好。也可以使用5CrNiTi,5CrNiW或5CrMnMoSi。 5CrMnMO钢通常用于中小型锤锻模。

(2)用于热挤压模具的钢,热挤压模具的工作特性是加载速度相对较慢,因此,模具型腔的加热温度较高,通常可达500-800℃。这类钢的性能要求应基于高温强度(即高回火稳定性)和高耐热疲劳性。 ak和淬透性的要求可以适当降低。一般的热挤压模具的尺寸很小,通常小于70〜90 mm。

常用的热挤压模具包括4CrW2Si,3Cr2W8V和5%Cr热作模具钢。其中,4CrW2Si可用作冷作模具钢和热作模具钢。由于用途不同,可以使用不同的热处理方法。当用作冷模时,使用较低的淬火温度(870-900℃)并进行中低温回火处理;当用作热模时,应使用较高的淬火温度(通常为950-1000℃)和高温回火处理。

(3)压铸模具用钢。通常,压铸模具用钢的性能要求与热挤压模具用钢的性能要求相似,即主要的要求是高回火稳定性和高抗热疲劳性。因此,通常选择的钢种通常与用于热挤压的钢种相同。像往常一样,使用4CrW2Si等钢。使用3Cr2W8V。但是也存在差异,例如熔点较低的锌合金的压铸模具。可以使用40Cr,30CrMnSi和40CrMo。对于Al和Mg合金压铸模具,4CrW2Si和4Cr5MoSiV可用于Cu合金压铸模具。主要是3Cr2W8V钢。

最近几年。随着黑色金属压铸技术的应用,主要使用高熔点铝合金和镍合金。或3Cr2W8V钢的Cr-Al-SI三元渗透用于制造黑色金属压铸模具。近来,国内外也在试验高强度铜合金作为黑色金属的压铸模具材料。