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对热作模具钢强韧性和热稳定性的要求

发布时间:2011-11-30 08:39:02
 

模具钢材5CrNiMo钢主要用做大中型锻模。但其淬透性不够高,回火稳定性也不高,其性能不能满足大截面锻模对性能的要求。模具钢材3Cr2W8V钢广泛用做黑色和有色金属热挤压模和Cu、Al合金的压铸模。这种钢的热稳定性高,使用温度达650?C,但钨系热作模具钢的导热性低、冷热疲劳性差。

我国在八十年代初引进国外通用的铬系热作模具钢材H13(4Cr5MoSiV1),H13钢有良好的冷热疲劳性,在使用温度不超过600?C时,代替3Cr2W8V钢,模具寿命有大幅度提高,因此H13钢迅速得到推广市场应用,其产量已超过3Cr2W8V钢。

为适应压力加工新工艺、新设备对模具钢在强韧性和热稳定性方面更高的要求,我国研制了不少的新热作模具钢,主要有:

1:热锻模具钢

国内在八十年代,针对模具钢材5CrNiMo钢的淬透性不能满足大截面锤锻模的需要和使用温度不超过500?C的问题,对国内外用钢做过大量的分析对比和研究。研究工作表明,国外同类钢5CrNiMoV中的Cr、Ni、Mo含量均高于国产5CrNiMo钢,并含有少量的V,因而其淬透性和回火稳定性均高于国产5CrNiMo钢,并建议选用5CrNiMoV钢,用于制做大型、复杂的重载荷锤锻模[11]。

国内还开发了大截面热锻模具钢材5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi钢,已获得较广泛的应用。与模具钢材5CrNiMo钢相比,这些钢中的碳含量稍低,提高了Cr和Mo的含量并加入适当的V和Si,因之有高的淬透性和热稳定性。45Cr2NiMoVSi钢中的碳和硅,较之5Cr2NiMoVSi钢,稍有降低,更适宜于做锤锻模。这种钢用于制造4000t以上机械压力机锻模和3t以上锻锤模,使用寿命较5CrNiMo和5CrNiMoV提高0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi钢也是我国开发的一种热锻模用钢,有高的使用寿命。

2:热挤压用模具钢

模具钢材H13已是国内外广泛使用的热作模具钢,在使用温度不超过600?C时,有良好的冷热疲劳性能,用做热挤压模和铝合金压铸模,有比较高的使用寿命。但H13钢有较大的尺寸效应,国外采用炉外精练、高温扩散退火、等向锻造等工艺,以改善其尺寸效应,减小Cr和Mo的成分偏析,国内多采用电渣重熔等工艺。

我国研制了许多强韧性好、热稳定性高的热挤压用热作模具钢。一些钢是在国外钼系3Cr3Mo3V钢和铬系H13钢的基础上发展起来,并在合金化方面有一定特色,如HMI(3Cr3Mo3W2V)、TM(4Cr3Mo2WMnVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、Y10(4Cr5Mo2SiV1)、HD2(4Cr3Mo2VNiNbB)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等钢。这些钢在保持较好的强韧性条件下,具有高的其热稳定性,分别用于制做热挤压模、精锻模、有色金属压铸模等,有良好的使用效果。

我国有关部门曾组织一些研究单位和使用单位,选择了27种国内外应用和新研制成功的热作模具钢材,对其基本力学性能、工艺性能和使用性能进行测试和对比,并提出了各类热作模具的选材准则。