热作模具材料的分类方法很多,可以根据合金元素含量及热处理后的性能分类,也可以按用途分类。可将通用热作模具钢分类如下:
(1)按用途分类 热锻模具钢(锤锻模用钢、机锻模用钢和热镦模用钢)、热挤压模具钢、压铸模具钢、热冲裁模具钢等。
(2)按耐热温度分类 低耐热钢(350~370℃)、中耐热钢(550~600℃)、高耐热钢(580~650℃)。
(3)按特性分类 高韧性热作模具钢、高热强热作模具钢、高耐磨热作模具钢。
上述三种分类法之间的关系见表3-3。
表3-3 热作模具材料分类
(续)
1)锤锻模用钢。一般说来,锤锻模用钢有两个问题比较突出:一是工作时受冲击负荷作用,故对钢的力学性能要求较高,特别是对塑变抗力及韧性要求较高;二是锤锻模的截面尺寸较大(<400mm)故对钢的淬透性要求较高,以保证整个模具组织和性能均匀。常用锤锻模用钢有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为宜,也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中、小型的锤锻模通常选用5CrMnMo钢。(www.xing528.com)
2)热挤压模用钢。热挤压模的工作特点是加载速度较慢,因此,模膛受热温度较高,通常可达500~800℃。对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度和高的耐热疲劳性能为主。对冲击韧度及淬透性的要求可适当降低。热挤压模尺寸较小,一般小于70~90mm。
常用的热挤压模采用4CrW2Si、3Cr2W8V及质量分数为5%Cr型等热作模具钢,其中4CrW2Si既可做冷作模具钢,又可做热作模具钢。用作冷作模时采用较低的淬火温度(870~900℃)及低温或中温回火处理;用作热作模具时则采用较高的淬火温度(一般为950~1000℃)及高温回火处理。
3)压铸模用钢。从总体上看,压铸模用钢的使用性能要求与热挤压模用钢相近,即以要求高的耐回火性与高的热疲劳抗力为主。所以通常所选用的钢种大体上与热挤压模用钢相同,如常采用4CrW2Si和3Cr2W8V等钢。所不同的是:对熔点较低的Zn合金压铸模,可选用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;对Al和Mg合金压铸模,可选用4CrW2Si、4Cr5MoSiV等;对Cu合金压铸模,多采用3Cr2W8V钢。
近年来,随着钢铁材料压铸工艺的应用,多采用高熔点的铝合金和镍合金,或者对3Cr2W8V钢进行Cr-Al-Si三元共渗,用以制造钢铁材料压铸模。最近国内外还正在试验采用高强度的铜合金作钢铁材料的压铸模材料。
4)热冲裁模用钢。热冲裁模具的工作温度稍低,热冲裁模用钢主要应具备高的耐磨性,一定的热硬性和韧性。国内一般选用8Cr3、5CrMoMn、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V、6Cr2W2Si等钢。
为了提高热冲裁模的使用寿命,有时采用堆焊或等离子喷焊等工艺在模具的刃口部位熔覆一层耐高温磨损的钴基合金,从而大幅度提高模具刃口部分的耐磨性,显著提高了热冲裁模的使用寿命。
(4)按合金元素分类 分为低合金热作模具钢(钨系、铬系和铬钼系)、中合金热作模具钢和高合金热作模具钢(钨钼系和铬钼系);或分为钨系热作模具钢、铬系热作模具钢及铬钨钼系热作模具钢。铬钼系高合金热作模具钢的高温强度及热稳定性不及钨钼系,而冷热疲劳抗力及韧性较高。
(5)按性能及应用分类 低耐热高韧性热作模具钢、中耐热韧性热作模具钢、高耐热性热作模具钢、特殊用途热作模具钢(奥氏体型热作模具钢、析出沉淀硬化热作模具钢、高速钢型耐热钢、冷热兼用基体钢、马氏体时效型耐热钢、高温耐蚀模具钢等)。
我国在研制开发新型模具钢方面做了大量工作,并对部分国外优良热作模具钢进行了国产化研究,为市场提供了优质价廉的模具钢。下面简单介绍热作模具钢的种类和应用概况。
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