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模具鋼品種的發展(模具鋼使用壽命)
來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2022-04-29 | 104 次瀏覽 | 分享到:
模具鋼品種的發展(模具鋼使用壽命)
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  模具鋼品種的發展(模具鋼使用壽命)

  

  隨著模具工作條件的日益苛刻,許多國家在原有的冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類的基礎上,開發了許多新鋼種來滿足新的要求。

  

模具鋼


  1.在冷作模具鋼中,開發的材料有:

  

  (1)具有高韌性和耐磨性的模具鋼。這些鋼比傳統的Crl2模具鋼具有更低的c和c含量,以及更多的mo和v合金。它們的耐磨性優于Crl2MolVl鋼,韌性和抗回火軟化性能高于Crl2鋼,如美國釩合金鋼公司公布的VascoDie(8Cr8M02V2Si)和日本大同特鋼公司公布的DC53(CrSM02VSi)。我國研制的有7CrTM02V2Si(LD鋼)和9CrW3M02V2(GM鋼),分別用于高強度螺栓的冷擠壓模具、冷沖壓模具和滾絲模具。

  

  (2)低合金空淬微變形鋼的特點是合金含量低(≤ 5%),淬透性和硬化能力好。直徑100mm的工件可以進行空氣淬火,淬火變形小,工藝性好,主要用于制造精密復雜的模具。例如美國ASTM標準鋼號A4(Mn2CrM-o)和A6(7Mn2CrMo),以及日本大同特鋼公司的G04。我國自主研發的Gr2Mn2SiWMoV和8Cr2MnMoWVS也是低合金空淬微變形鋼,后一牌號也具有優良的切削加工性能。

  

  (3)火焰淬火模具鋼的特點是淬火溫度范圍寬,淬透性好。由于局部火焰淬火工藝簡單,可以縮短制造周期,降低制造成本,因此被廣泛用于制造剪切、沖裁、沖壓、冷鐓等冷作模具,尤其是大型鑲塊模具。如東風汽車公司用我國研制的7CrSiMiMoV火焰淬火鋼制造大型汽車覆蓋件鑲塊模具刃口材料,取得了良好的效果。這類鋼的代表鋼種有日本愛知公司的SX5(Cr8MoV)、大同特鋼公司的G05、日本日立金屬公司的HMDl。

  

  (4)粉末冶金冷作模具鋼粉末冶金工藝生產的高碳高合金鋼,由于鋼液霧化形成的細小鋼粉快速凝固,完全可以避免一般工藝生產的高碳高合金冷作模具鋼澆注后凝固緩慢造成的碳化物粗大、偏析等缺陷。特點:良好的磨削性,韌性,各向同性和熱處理工藝。公布的粉末冷冶金鋼號有美國Crucible Steel公司的CPM9V和CPMl0V,日本日立金屬公司的HAP40。

  

  2.新開發的熱作模具鋼材料有:

  

  1)通用熱作模具鋼1.5155NiCrMoV6為低合金熱作模具鋼,H13(4 crmosivl)為中合金熱作模具鋼;HIO鎢鉬熱作模具鋼。目前,4CrSMoSiVl是我國產量最高的熱作模具鋼。

  

  2)超大型鍛造模塊用高淬透性鋼淬透性好,較大的模芯可以獲得均勻的性能。如40NiCrMoV在IS04957標準中;DONCDl6在法國NF-35-590標準中;我們的4Cr2MoVNi,3Cr2MoWVNi等。

  

  3)具有高熱強度的模具鋼可分為以下四類。

  

  A.中合金高熱強模具鋼,一般以3Cr3M03Si-V(H10)和4CrSMoSiVl(HB)鋼為基礎,添加W、Mo、Co、Nb等元素,以提高其高溫性能。如美國ASTM鋼級H10A,我國研制的3Cr3M03W2V等。

  

  B.沉淀硬化型熱作模具鋼。這種鋼的碳含量較低,一般在2%左右。有一些沉淀硬化合金元素,如釩、鈮、鎳、鋁、鉬等。模具淬火后,在較低溫度(≈400℃)下回火,硬度約為40HRC。由于含碳量低,中溫回火后的顯微組織為板條低碳馬氏體,具有良好的韌性和可加工性,可用于型腔加工。模具在使用過程中,與高溫工件接觸的工作面被工件加熱到鋼的析出硬化溫度(500~600℃)。由于合金碳化物和金屬間化合物的析出,工作表面的硬度可上升到45~48HRC,提高了模具型腔表面的耐磨性,保持了模芯的原始結構和高韌性,從而延長了模具的使用壽命。如日本日立金屬公司的YHD3,大同特鋼公司的DH76。

  

  C.低碳高速鋼和基體鋼高速工具鋼具有良好的抗回火軟化性能和高溫硬度,但韌性和耐冷熱疲勞性能較差。低碳高速鋼將高速鋼的碳含量從1%左右降低到0.3%-0.6%,以犧牲部分紅硬性和耐磨性為代價提高韌性和冷熱疲勞抗力,如美國ASTM標準鋼H42級和中國標準鋼6W6MoSCr4V級。鋼基體的化學成分與淬火后的高速鋼基體相當,所以淬火后的多余碳化物細小、均勻,進一步提高了鋼的韌性和耐冷熱疲勞性能。如美國釩合金鐵公司的VasooMA(5Gr4W3Mo2V)和中國的6Cr4Mo3W2VNb。由于其良好的綜合性能,這種鋼可用作熱作模具鋼,也可用于制造高性能冷作模具。

  

  D.奧氏體熱作模具鋼,經固溶時效處理后在700-800℃保持良好的強度,如日本日立金屬公司的5Mnl8CrlOV2,中國的7Mnl0Cr8Nil0M03V2等。

  

  3.塑料模具鋼已由原國家標準中的3 Cr 12 mo(P20)鋼級發展為由以下七大類組成的系列塑料模具鋼:

  

  1)非合金塑料模具鋼主要用于制造和生產通用熱塑性塑料,以生產工件批量小、技術要求不太嚴格的產品模具。例如20和45碳結構鋼以及T8和T10碳工具鋼。

  

  2)預硬塑料模具鋼采用中碳合金鋼,事先經過高溫淬火回火(硬度30~40HRC)。代表鋼種有美國的P20、瑞典ASSAB公司的718(3Cr2MnNiMo)、日本大同特鋼公司的PDS5、中國的3Cr2Mo等。

  

  3)時效硬化塑料模具鋼由于時效溫度低、變形量小、規律性強,適用于制造形狀復雜、尺寸精度要求高的模具,如美國ASTM標準鋼號P21、日本大同特鋼公司的NAK55(2Ni2A1CuMoS)和NAK80、中國的25CrNi3MoAl等。

  

  4)滲碳塑料模具鋼一般為低碳鋼或低C、Si含量的低碳合金鋼,以保證鋼在室溫下具有高塑性和低變形抗力,從而進行型腔的冷擠壓。型腔擠壓后進行滲碳、淬火和回火,使模具表面具有高硬度和耐磨性。一般用于制造要求高耐磨性的熱固性塑料模具和增強塑料模具。例如美國ASTM標準鋼種P2(10CrMo)和P3(10 crni);20Cr、12CrNi2等。在中國。

  

  5)整體淬硬模具鋼一般采用耐磨性高的冷作模具鋼和熱作模具鋼。冷作模具鋼如Cr5M01V(A2)和cr12 molvl(D2)以及熱作模具鋼如4Cr5MoSiVl。

  

  6)耐腐蝕塑料模具鋼一些塑料制品,如聚氯乙烯、氟化塑料、陰燃塑料等,在壓制過程中會腐蝕模具。所以這類塑料模具一般采用馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼,如瑞典ASSAB公司的ST VAX(4 Cr 13)和我國研制的PCR(OCrl6Ni4Cu3Nb)。

  

  7)無磁塑料模具鋼為了適應磁性塑料制品的生產,國內外開發了一些無磁塑料模具鋼。奧氏體模具鋼經過時效硬化處理,以獲得所需的硬度和低磁導率,如日本日立金屬公司的HPM7和中國的7Mnl5Cr2A13V2WMo。

  

  此外,為了滿足塑料模具制造過程中對鋼的工藝性能的一些特殊要求,開發了以下四種特種塑料模具鋼。

  

  1)鏡面磨削用塑料模具鋼純度高、密度大、材料均勻性好、調質硬度高。適用于制作光學儀器和電子設備的透明制品。如瑞典的S136,日本大同特鋼公司的S-STAR等。

  

  2)非調質預硬塑料模具鋼經過鍛造(軋制)后,可以直接獲得所需的硬度,一般為30-40HRC。如國內的3Cr2MnMo-VS鋼。

  

  3)可焊性高塑料模具鋼這類鋼具有良好的焊接性能,可以避免或簡化焊前預熱或焊后處理工藝,以利于模具的堆焊修復。如日本大同特鋼公司開發的PXZ、PX5、NAK55等。

  

  4)易切削塑料模具鋼這類鋼不僅添加了S等易切削元素,還添加了Ca等變性劑,既提高了鋼的切削性能,又抑制了硫對鋼的力學性能和熱加工性能的不利影響。如日本大同特鋼公司的NAK55,DHA2F,中國的5NiCaS等。


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