用于制作模具的合金钢称为合金模具钢。根据工作条件不同,合金模具钢又可分为塑料模具钢、冷作模具钢和热作模具钢三类。
1.塑料模具钢
(1)性能特点
塑料模和胶木模统称为塑料模具。它们都是用于在不超过250 ℃的低温加热状态下,将细粉或颗粒状塑料压制成型的模具。塑料模具在工作时常持续受热、受压,并受到一定程度的摩擦和有害气体的腐蚀。因此,要求塑料模具钢在200 ℃左右具有足够的强度和韧性,并具有较高的耐磨性和耐蚀性。
塑料模具又分为热固性塑料用压模和热塑性塑料注射模。热塑性塑料注射模模具所受的应力和磨损较小,对力学性能的要求不是很高,所以其材料的选择有较大的机动性。热固性塑料用压模受热、受力大,易磨损,易侵蚀,手工操作的模具还受到周期性的冲击和碰撞。实际中要根据塑料的种类和模具的工作条件,合理地选用钢材。
(2)塑料模具钢的牌号、性能及用途
塑料模具钢的牌号、性能及用途见表5-8。
表5-8 塑料模具钢的牌号、性能及用途
2.冷作模具钢
冷作模具钢用于制造使金属在冷状态下变形的模具,如冲裁模、拉丝模、弯曲模和拉深模等,这类模具工作时的实际温度一般不超过200 ℃~300 ℃。
(1)工作特点
冷作模具的工作温度不高,被加工材料的变形抗力较大,模具的刃口部分受到强烈的摩擦和挤压,所以冷作模具钢应具有高的硬度、耐磨性和强度。模具在工作时受一定的冲击,故模具也要求具有足够的韧性。另外,形状复杂、精密、大型的模具还要求具有较高的淬透性和小的热处理变形。(www.xing528.com)
(2)性能和用途
小型冷作模具可用碳素工具钢或低合金刃具钢来制造,大型冷作模具一般采用Cr12、Cr12MoV 等高碳高铬钢制造。冷作模具的最终热处理采用淬火后低温回火。
常用冷作模具的选材见表5-9。
表5-9 冷作模具的选材举例
3.热作模具钢
(1)工作特点
热作模具钢是用来制造使金属在高温下成型的模具,如热锻模、热挤压模、压铸模等。这类模具工作时型腔温度可达600 ℃。热作模具钢是在受热和冷却的条件下工作,反复受热应力和机械应力的作用。因此,热作模具钢要具备较高的强度、韧性、高温耐磨性及热稳定性,并具有较好的抗热疲劳性能。
(2)性能和用途
热作模具通常采用中碳合金钢(w(C)=0.3%~0.6%)制造。含碳量过高会使韧性下降,导热性变差; 含碳量太低则不能保证钢的强度和硬度。加入合金元素铬、镍、锰、硅等是为了强化钢的基体和提高钢的淬透性; 加入铝、钨、钒等是为了细化晶粒,提高钢的回火稳定性和耐磨性。目前一般采用5CrMnMo 和5CrNiMo 钢制作热锻模,采用3Cr2W8V 钢制作热挤压模和压铸模。热作模具钢的最终热处理是淬火后加中温回火(或高温回火),以保证其具有足够的韧性。常用热作模具选材及硬度要求见表5-10。
表5-10 热作模具选材举例及硬度要求
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