熱作模具鋼的工作環(huán)境及國產(chǎn)熱作模具鋼特性
熱作模具鋼是用于制造在受熱狀態(tài)下對金屬進行變形加工的模具，包括熱鍛模、熱擠壓模、熱敏模、壓鑄模、高速鍛模等。
⑴工作條件和性能要求
熱作模具鋼在工作時經(jīng)常接觸熾熱的金屬，型腔表面溫度高達400～600℃。金屬在巨大的壓應(yīng)力、張應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和沖擊載荷作用下，與型腔作相對運動時，會產(chǎn)生強烈的磨損。工作過程中還要反復(fù)受到冷卻介質(zhì)冷卻和熱態(tài)金屬加熱的交替作用，模具工作面出現(xiàn)熱疲勞“龜裂紋”。因此，為使熱作模具正常工作，要求模具用鋼在較高的工作溫度下具有良好的強韌性，較高的硬度、耐磨性、導(dǎo)熱性、抗熱疲勞能力，較高的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。
⑵化學(xué)成分
熱作模具鋼含碳量一般保持在0.3～0.6％之間，以獲得所需的強度、硬度、耐磨性和韌性，含碳量過高，會導(dǎo)致韌性和導(dǎo)熱性下降；含碳量過低，強度、硬度、耐磨性
難以保證。Cr 能提高淬透性和回火穩(wěn)定性；Ni 除與Cr 共存時可提高淬透性外，還能提高綜合力學(xué)性能；Mn 能提高淬透性和強度，但是有使韌性下降的趨勢；Mo 、W 、V 等能產(chǎn)生二次硬化，提高紅硬性、回火穩(wěn)定性、抗熱疲勞性、細化晶粒，Mo 和W 還能防止第二類回火脆性。
⑶熱處理特點
熱作模具鋼熱處理的目的主要是提高紅硬性、抗熱疲勞性和綜合力學(xué)性能，最終熱處理一般為淬火+高溫（或中溫）回火，以獲得均勻的回火索氏體（或回火屈氏體）。
現(xiàn)以5CrMnMo鋼制造板牙熱鍛模為例來分析熱處理工藝方法及制定生產(chǎn)工藝路線。其熱鍛模要求硬度為351～387 HBS ，抗拉強度大于1200～1400 MPa ，沖擊值大于 32～56 J ，同時還要滿足對熱作模具淬透性、抗熱疲勞性等的要求。其生產(chǎn)工藝路線如下：鍛造→退火→粗加工→成型加工→淬火+回火→精加工（修型、拋光）
由于鋼在軋制時會出現(xiàn)纖維組織，導(dǎo)致各向異性，所以要予以鍛造消除。鍛后要緩冷，防止應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋，采用780～800℃保溫4～5 h 退火，消除鍛造應(yīng)力，改善切削加工性能，為最終熱處理作組織上的準備。
5CrMnMo鋼制熱鍛模淬火回火工藝：為降低熱應(yīng)力，大型模具需在500℃左右預(yù)熱，為防止模具淬火開裂，一般先由爐內(nèi)取出空冷至 750～780℃預(yù)冷，然后再淬入油中，油冷至150～200℃（大致為油只冒青煙而不著火的溫度）取出立即回火，避免冷至室溫再回火導(dǎo)致開裂。回火消除了應(yīng)力，獲得回火S （或回火T ）組織，以得到所需的性能。
5CrMnMo鋼制熱鍛模淬火回火工藝流程：500℃預(yù)熱→820～850℃加熱→750～780℃預(yù)冷（空冷）→油淬→150～200℃回火
⑷常用熱作模具鋼
制造中、小型熱鍛模（有效厚度小于400mm ）一般選用5CrMnMo鋼，制造大型熱鍛模（有效厚度大于100 mm ）多選用5CrNiMo 鋼，它的淬火加熱溫度比5CrMnMo鋼高10℃左右，淬透性和紅硬性優(yōu)于5CrMnMo鋼。
熱擠壓模沖擊載荷較小，但模具與熱態(tài)金屬長時間接觸，對熱強性和紅硬性要求較高，常選用3Cr2W8V 或4Cr5W2VSi 鋼，淬火后多次回火產(chǎn)生二次硬化，組織與高速鋼類似。壓鑄模鋼的選用與成型金屬種類有關(guān)，壓鑄熔點為400～450℃的鋅合金，一般選用低合金鋼30CrMnSi 或40Cr 等；壓鑄熔點為850～920℃的銅合金，可選用3Cr2W8V 鋼。
資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司技術(shù)中心
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