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热作模具钢材料的性能

热作模具钢的性能
(1)通用型热作模具钢  热作模具钢主要用于热锻模具、压铸模具、热挤压模具、超塑成型等温锻造模具等。要求热作模具钢在工作温度下具有较高的强韧性、耐磨性、高温强度、耐冷热疲劳性能、抗氧化性和耐蚀性。美国标准中通用型热作模具钢主要有4个钢号,即L6、H10、H21、H13。
热作模具钢是在高温条件下使用,一般在500~700℃之间工作,在压铸成型过程中,钢与液态金属相接触,使用条件苛刻。常用国产热作模具钢有4个品种,包括5CrNiMo、5CrMnMo、H13、3Cr2W8V。
(2)高淬透性锻模用钢  该类钢一般为中碳低合金钢。5CrMnMo、5CrNiMo是通用型的热锻模用钢,由于合金元素含量较低,淬透性较差,热稳定性也不高,并且钢中不含V元素,晶粒容易粗大,模具的使用寿命低。为了适应大截面锻锤和锻造压力机的要求,需要较高淬透性和回火稳定性的锻模钢,各国均开发了新钢种,如俄罗斯的4XM2Φч、5X2MHV、UDDEHGLMToughteM钢,日本大同特殊钢的GF78,三菱制钢开发的HD14(5CrNiMoV),高周波钢业公司开发的KTVN(5CrNi3MoV)等。西方国家常用的是55NiCrMoV6钢。
20世纪80年代以后,我国研制了类似的钢号5CrNiMoV钢,通过提高了5CrNiMo钢中的Cr、Ni、Mo的含量,并添加V元素,显著提高了钢的淬透性、淬硬性、高温强度和抗回火稳定性,400mm×400mm截面可以完全淬透,淬火后表面与心部硬度都保持在56~60HRC。而同一尺寸的5CrNiMo的心部硬度只有32~41HRC。5CrNiMoV钢模块的抗回火稳定性比5CrNiMo高出100℃,使用寿命显著高于5CrNiMo。
5Cr2NiMoVSi钢与5CrNiMo相比,由于具有更高的合金元素含量,因此,具有更高的淬透性,其截面500mm×500mm的模块可以淬透,并且具有二次硬化效应,热稳定性比5CrNiMo更高,适合于制造大型锻模。
(3)高强韧性热作模具钢  该类热作模具钢使用量大,应用面广,典型的钢种是美国AISIH13钢。近些年来,国外主要的模具钢生产厂开发了大量的新钢种。如瑞典UDDEHOLM的QRO90SUPEREME、HOTVAR,最近又研究了低Si优质热作模具钢DIEVAR,提高了高温强度、回火稳定性和韧性、抗热裂性等;美国CARPENTER工艺公司开发了Extendo-Die,提高了H13钢中的Cr、Mo含量,从而提高了模具使用寿命;美国CRUCIBLE公司开发了CRU161、WR95等新钢种;德国TEW通过调整X40CrMoV51钢的C、Cr、Mo、V含量,推出了X35CrMoV511;日本的大同特殊钢公司的DH21等新钢种。另外,为了提高钢的红硬性和回火稳定性,在钢中增加一定量的Co,如美国的H19,英国的BH10A,日本的MCZ、WDK,大同特殊钢的DH41、DH71,日立金属的YHD45等。
为了满足高负荷、长寿命的锻造压力机用锻模的要求,发展了沉淀感化型热作模具钢,这类钢一般含碳量较低,得到高韧性的板条马氏体组织,在模具使用过程中,型腔表面与高温工件接触而升温到550℃左右,由于金属间化合物和碳化物的弥散析出而增加硬度5~8HRC。典型的钢种如日立金属的YHD26,大同特殊钢的DH67(3Ni3Mo3V)等,还有H13、H10、3Cr3Mo3W2V、QRO90、DH21、ди71、HD72、HD2、TM、Y4等。
(4)高温热作模具钢  当工作温度≥700℃时,一般的模具钢的强度急剧下降,为了满足此工作温度,国外发展了一些新型的热作模具材料。对于700~800℃的模具,发展了CrMn系和NiCrMn系高温模具钢,如日立金属的5Mn15Cr10V2,大同特殊钢的5Mn18Nni8Cr、8Mo2V2钢等,在800℃下抗拉强度可大于600MPa。但该类钢导热性较差,线(膨)胀系数大,抗热疲劳性能差。
7Mn15Cr2Al3V2Wmo钢是我国研制的无磁钢,应用较多,经高温固溶处理后的组织为奥氏体和少量的碳化物,固溶处理后硬度为20~22HRC左右。时效后的硬度可以达到47HRC左右,可用于高温热作模具、磁性材料的压制成型用模具,具有较高的耐磨性。
当工作温度大于800℃时,一般Fe基或Ni基高温合金制造。最近由于超塑恒温成型工艺的发展,有些高温合金的超塑性的温度高达1100℃。日立金属公司开发了一种叫“Nimowal”的Ni基合金,如5Mn15、AH、7Mn15等钢。
(5)马氏体时效钢  在微量的碳加18%~25%Ni的基础上,再添加A1、Ti、Co、Mo等元素,通过马氏体强化机制,可在750℃的高温下保持相当的红硬性,美国Lokomo公司和CRUCIBLE公司开发的该类钢与18Ni相近。Thy-r-othrm2799是一种新型的马氏体时效钢(Nil2Mo8Co8Ti),具有较高的热稳定性,奥地利BOHLER的W700也属此类。
此外,还有高温耐蚀模具钢,如大同特殊开发的DH42,日立金属开发的YHD45等。还有粉末冶金耐热模具钢,如德国的X40CrMoV51,美国VASCO的MA等。
(6)压铸模具钢  压铸模具钢主要应用于汽车、摩托车、军事电子、农业机械和普通机械制造等工业生产中的压力铸造、挤压铸造、重力铸造、铸造成型等所需的热作模具。
① H1M1钢:该钢种纳入GB1299—85的国家标准模具钢号。它具有良好的抗热疲劳性能、抗回火稳定性能和良好的冶炼、锻造、热处理及机械加工工艺性能,是国内综合性能优良、符合我国资源条件的高强韧性热作模具新钢种。适用于高温、高负荷、急热急冷条件下的压力机锻模、轴承热锻凹模、成型滚锻模、高强度和高热强钢的精密锻造、铝和铜合金压铸模、热挤压模具等。使用寿命可比3Cr2W8V提高1~4倍。在高温性能方面明显优于H13钢。
② HM3钢:该钢种与HM1为同一系列产品,其高温强韧性能和抗热疲劳性能非常突出,特别适合于冲击载荷较大、工作温差高的模具。如辊段成型模具,有色金属压铸模具,耐热不锈钢及高强度材料锻压成型模具,轴承环套圈热锻成型凹模等,使用寿命比原用H13、3Cr2W8V模具钢。
③ RM2钢:RM2钢是一种多用途基体钢,既可用于热作模具,也可用于冷作模具。该钢种已纳入GB1299—85国家标准中,具有极高的高温强度、红硬性能、热稳定性能和高温耐磨性能。特别适用于铜合金挤压模具,温锻模具和冲击载荷较小的热挤冲头模具。在切边模具、齿轮精锻模具、轴承环挤压冲头、不锈钢餐具滚轧模具的应用寿命都远高于原用H13、3Cr2W8V模具钢。
④ JDH3钢:该钢种是一种最新研制的模具材料,其性能特点是介于HM1、HM3和H13之间,即强度高于HM3,韧性高于HM1,抗热疲劳性能高于H13钢。主要适用于热锻模具、精锻模具、辊锻模具。
⑤H13(4CrSMoSiV1)钢等,以上材料的供货状态均为电渣重溶钢。
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点击次数:  更新时间:2017-06-02 19:43:34  【打印此页】  【关闭
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