詳述模具鋼的冷熱之分
冷作模具鋼側重硬度、耐磨性。含碳量高,合金元素以增加淬透性,提高耐磨性為主。熱作模具鋼對硬度要求適當,側重于紅硬性,導熱性,耐磨性。因此含碳量低,合金元素以增加淬透性,提高耐磨性、紅硬性為主。
冷作模具鋼的工作條件及性能要求冷作模具鋼在工作時,由于被加工材料的變形抗力比較大,模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此,冷作模具的正常報廢原因一般是磨損。也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失效的。冷作模具鋼與刃具鋼相比,有許多共同點。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強度和足夠的韌性,以保證沖壓過程的順利進行、其不同之處在于模具形狀及加工藝復雜。而且摩擦面積大、磨損可能性大、所以修磨起來困難。因此要求具有更高的耐磨化模具工作時承受沖壓力大。又由于形狀復雜易于產生應力集中,所以要求具有較高的韌性;模具尺寸大、形狀復雜,所以要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性。
近年來國內研制并推廣幾種新鋼種。Cr4W2MoV鋼具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等優點。并具有較好的回火穩定性及綜合力學性能,用于制造硅鋼片沖模等,可使壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上,但此鋼鍛造溫區范圍較窄,鍛造容易開裂,應嚴格控制鍛造溫度和操作規程;Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬火變形小、淬透性高,有空淬微變形模具鋼之稱;7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼,其特點是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善;國產新型冷作模具鋼LD(7Cr7Mo2V2Si)、Cr5Mo1V及火焰淬火鋼CH-1等具有高強韌性??傊渥髂>咪撛诖阃感?、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具鋼高一些,而在紅硬性方面卻要求較低或基本上沒要求(因為是冷態成形),所以也相應形成了一些適于做冷作模具用的鋼種,例如,發展了高耐磨、微變形冷作模具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等。東莞市弘超模具科技有限公司專業銷售國產新型模具鋼以及最具性價比的進口模具鋼,提供模具壽命解決方案一站式服務。
熱作模具的工作條件熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。熱作模具工作條件的主要特點是與熱態金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區別。因此會帶來以下兩方面的問題:
(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時,其模腔表面溫度可達300~400℃以上熱擠壓??蛇_500~800℃以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低,在使用中易發生打垛。為此,對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力,實際上反映了鋼的高回火穩定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑,即加入Cr、W、Si等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。
(2)模腔表層金屬產生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點是具有間歇性,每次使熱態金屬成形后都要用水、油、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此,熱模的工作狀態是反復受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮,即反復承受拉壓應力作用,其結果引起模腔表面出現龜裂,稱為熱疲勞現象,由此,對熱作模具鋼提出了第二個基本使用性能要求,即具有高的熱疲勞抗力。壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近,即以要求高的回火穩定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠壓模用鋼相同,如常采用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模??蛇x用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對Al和Mg合金壓鑄模,可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV、Y10鋼等,對Cu合金壓鑄模,多采用3Cr2W8V鋼及Y4鋼。
預硬鋼制模具例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等鋼。對于直接使用棒料加工的,因供貨狀態已進行了預硬化處理,可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的,其工藝路線為:下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理(34~42HRC)→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。
預硬鋼是以預硬態供貨的,一般不需熱處理,但有時需進行改鍛,改鍛后的模坯必須進行熱處理。預硬鋼的預先熱處理通常采用球化退火,目的是消除鍛造應力,獲得均勻的球狀珠光體組織,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能。預硬鋼的預硬處理工藝簡單,多數采用調質處理,調質后獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要求。由于這類鋼淬透性良好,淬火時可采用油冷、空冷或硝鹽分級淬火。
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