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模具鋼材料性能分析
來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-08-10 | 117 次瀏覽 | 分享到:
模具鋼材料性能分析

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  模具鋼材料性能分析


  一.模具鋼的分類和發展


  模具鋼主要分為三類:冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。

模具鋼

  目前國內常用的冷加工模具鋼仍是傳統的典型鋼如碳素工具鋼(T7A、T8A、T10A、T12A)、低合金工具鋼CrWMn、高碳高鉻鋼Cr12、Cr12MoV、高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,但也是進口的。已經開發了各種新的鋼種來滿足日益增長的需求。


  熱作模具鋼主要用于制造高溫壓力加工用模具,如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱鐓模等。隨著鍛造機械能力的提高和工件形狀的復雜化,特別是加工材料如鈦合金、高合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼加工難度的增加,模具趨于大型化和高性能化。對熱作模具鋼的性能要求越來越高。傳統的熱作模具鋼5CrNiMo和5CrMnMo由于其熱強度低、熱穩定性低、易開裂和塌陷,使用壽命短。3Cr2W8V鋼含鎢量高,抗熱振性差,易產生熱疲勞,導致裂紋等缺陷。近年來,一些具有高熱強度、高熱疲勞和良好韌性的新型熱作模具鋼相繼出現。


  二.沖裁模


  沖裁模是在冷沖壓中把金屬或非金屬加工成零件或半成品的專用工藝設備。它是一種沿閉合或開放輪廓線分離材料的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切斷模、切邊模、切斷模等。


  當被沖材料較硬或抗變形能力較大時,模具的沖頭和沖模應采用耐磨性好、強度高的材料。但導柱和導套要求耐磨、韌性好,所以經常采用低碳鋼表面滲碳淬火。例如,碳素工具鋼的主要不足是淬透性差。模具零件截面尺寸較大時,淬火后其中心硬度仍較低。然而,當在具有大量沖程的壓力機上工作時,其良好的抗沖擊性成為優勢。對于固定板和卸料板零件,不僅要有足夠的強度,而且在工作過程中要有很小的變形。此外,冷處理、深冷處理、真空處理和表面強化也可以用來提高模具零件的性能。對于凸模和凹模工作條件較差的冷擠壓模具,應選用具有足夠硬度、強度、韌性和耐磨性等綜合力學性能較好的模具鋼,同時應具有一定的紅色硬度和熱疲勞強度。


  因此,制造沖裁模要有一定的材料選擇。模具工作部件常用的材料有碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼、硬質合金、鋼結硬質合金等。


  1.碳素工具鋼:T8A、T10A等。廣泛應用于模具中,具有加工性能好、價格低廉的優點。但淬透性和紅色硬度差,熱處理變形大,承載能力低。


  2.低合金工具鋼:低合金工具鋼是以碳素工具鋼為基礎,添加適當的合金元素。與碳素工具鋼相比,淬火變形和開裂傾向減小,淬透性和耐磨性提高。用于制造模具的低合金鋼包括CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、6CrNiSiMnMoV等。


  3.高碳高鉻工具鋼:常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1,具有良好的淬透性、硬化能力和耐磨性,熱處理后變形小。它們是高耐磨、輕微變形的模具鋼,承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴重,必須進行反復鐓粗和拉拔(軸向鐓粗和徑向拉拔),以減少碳化物不均勻性,提高使用性能。


  4.高碳中鉻工具鋼:模具用高碳中鉻工具鋼包括Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等。它們鉻含量低,共晶碳化物少,碳化物分布均勻,熱處理變形小,淬透性和尺寸穩定性好。與碳化物偏析相對嚴重的高碳高鉻鋼相比,性能有所提高。


  5.高速鋼:高速鋼是模具鋼中硬度、耐磨性和抗壓強度最高的,具有較高的承載能力。模具常用鎢含量較少的W18Cr4V、W6Mo5 Cr4V2和為提高韌性而開發的碳釩共還原的66mo5cr4v高速鋼。高速鋼也需要鍛造以改善其碳化物分布。


  6.基體鋼:在高速鋼的基本成分中加入少量其他元素,適當增加或減少碳含量,以改善鋼的性能。這種鋼統稱為基體鋼。它們不僅具有高速鋼的特點,還具有一定的耐磨性和硬度,其疲勞強度和韌性均優于高速鋼。它們是高強度和韌性的冷加工模具鋼,但它們的材料成本比高速鋼低。模具常用的基體鋼有6cr 4 w3mo 2 nb、7Cr7Mo2V2Si、5cr 4 mo 3 imnval等。


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