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      熱作模具鋼的工作條件與常用鋼材
      發布時間:2024-11-26 10:23:24 瀏覽:

      一、熱作模具的工作條件

      熱作模具主要分為錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類,它們的主要工作特點是與熱態金屬接觸,這與冷作模具顯著不同。這一特性導致熱作模具面臨兩大挑戰:


      1.模腔表層金屬受熱:

         *錘鍛模在工作時,模腔表面溫度可高達300400℃,熱擠壓模則可達500800℃,壓鑄模的溫度則與壓鑄材料和澆注溫度有關,壓鑄黑色金屬時模腔溫度甚至可達1000℃以上。

         *高溫會降低模腔表面的硬度和強度,增加使用中發生打垛的風險。

         *因此,熱模具鋼需要具有高的熱塑變抗力,包括高溫硬度和高溫強度,這實際上反映了鋼的高回火穩定性。通過加入Cr、W、Si等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。


      2.模腔表層金屬產生熱疲勞:

         *熱模具的工作具有間歇性,每次熱態金屬成形后都需要用水、油、空氣等介質冷卻模腔表面。

         *反復受熱和冷卻導致模腔表層金屬熱脹冷縮,承受拉壓應力作用,進而產生龜裂,即熱疲勞現象。

         *影響鋼的熱疲勞抗力的主要因素包括鋼的導熱性和臨界點(Acl)。高導熱性可降低模具表層金屬的受熱程度,減小熱疲勞傾向性;而高臨界點則能降低熱疲勞傾向性。

         *通常,鋼的導熱性與含碳量有關,含碳量高時導熱性低,因此熱作模具鋼不宜采用高碳鋼,而通常采用中碳鋼(C 0.3%~0.6%)。同時,通過加入合金元素Cr、W、Si等可以提高鋼的臨界點,從而提高鋼的熱疲勞抗力。


      二、常用熱作模具用鋼

      1.錘鍛模用鋼:

         *錘鍛模在工作時受到沖擊負荷作用,對鋼的力學性能要求較高,特別是對塑變抗力及韌性。

         *同時,錘鍛模的截面尺寸較大,對鋼的淬透性要求較高,以保證整個模具組織和性能均勻。

         *常用錘鍛模用鋼包括5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。根據模具的大小和類型,可以選擇不同的材料。


      2.熱擠壓模用鋼:

         *熱擠壓模的加載速度較慢,模腔受熱溫度較高,可達500~800℃。

         *對這類鋼的使用性能要求以高的高溫強度(即高的回火穩定性)和高的耐熱疲勞性能為主。

         *常用熱擠壓模用鋼包括4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼。這些鋼的淬火溫度和回火處理方式可根據具體用途進行調整。


      3.壓鑄模用鋼:

         *壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近,以要求高的回火穩定性與高的熱疲勞抗力為主。

         *常用壓鑄模用鋼與熱擠壓模用鋼相似,如4CrW2Si和3Cr2W8V等。但根據壓鑄材料的不同,也可以選擇其他鋼材,如40Cr、30CrMnSi及40CrMo等用于Zn合金壓鑄模;4CrW2Si、4Cr5MoSiV等用于Al和Mg合金壓鑄模;3Cr2W8V鋼則多用于Cu合金壓鑄模。

         *隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用,也采用了高熔點的鋁合金和鎳合金,或對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-Si三元共滲,用于制造黑色金屬壓鑄模。此外,國內外還在試驗采用高強度的銅合金作為黑色金屬的壓鑄模材料。


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