新型高溫熱鍛模具材料---GIN439高溫合金
高溫熱鍛模是指在高溫(超過600度)下使用的鍛造模具。這種模具的使用條件十分惡劣，不但要承受超高溫而且還要承受高的沖擊力。一般使用的熱鍛模材料為5CrNiMo  5CrMnMo,H13,3Cr2W8V等鋼種，但是這些鋼種在使用時，由于承受高溫以及大應力，所以這些材料的在溫度超過600度時使用情況都不是很好。   
GIN439合金是以Ni為基體，在合金中加入鋁，鈦以形成金屬間化合物進行r’(Ni3AlTi)相沉淀強化。這樣就使得該合金具有高溫強度高，高溫穩定性好，抗氧化性好，熱疲勞性能及沖擊韌性優異，特別適合制作熱鍛模，國外已經大批量使用該合金用作高溫模具材料。  
在高溫的工作環境下5CrNiMo等普通模具材料的屈服強度和抗拉強度遠低于GIN439合金，而且隨著溫度的升高、使用時間的延長屈服強度和抗拉強度急劇降低。GIN439合金在高溫下，不僅強度遠高于5CrNiMo合金鋼，而且隨著溫度的升高屈服強度和抗拉強度變化不大，并且GIN439合金在使用條件下超過1000小時抗拉強度下降小于5％。而5CrNiMo等常規模具鋼材料650度高溫下累計接觸時間不超過8小時就已經因失效而報廢。因此，溫度愈高，時間愈長，他們之間的差別愈大。
表1   5CrNiMo鋼與GIN439合金在不同溫度下的抗拉強度比較

T/℃  σb/MPa   20℃       300℃    600℃    700℃
 
5CrNiMo        1500 Mpa  1100 MPa  400 MPa    ----
 
GIN439         1390 MPa  1250 MPa  1200 MPa  1000 MPa
 
表2   5CrNiMo鋼與GIN439合金在650℃工作溫度下使用的抗拉強度比較

t/h  σb/MPa   1 h          4 h      10 h       100h     200h      500h     1000h
 
5CrNiMo        1400 MPa   1000 MPa   360 MPa    ----     ----      ----      ----
 
GIN439         1140 MPa   1140 MPa  1140 MPa  1140 MPa  1115 MPa  1155 MPa  1090 MPa

在600℃ 時GIN439的屈服強度是5CrNiMo的2.4倍，而在650℃  GIN439是5CrNiMo 的3.4倍。由于GIN439合金具有這種優良的高溫強度，鍛造時在溫度升高到500－800℃時，GIN439不變形。   
GIN439合金的高溫硬度在熱鍛模的工作溫度范圍也明顯高于5CrNiMo  而且從室溫至800℃，硬度保持在同一水平，與此相反5CrNiMo  從400-600℃硬度幾乎成直線降低。在500℃時，兩種材料硬度相同，到600℃時IN439合金的硬度高于 5CrNiMo一倍以上,良好的高溫硬度使GIN439合金具有良好的高溫耐磨性。    
一般的熱作模具鋼的高溫穩定性都不好，從450℃到600℃回火由于組織中碳化物球化，所以鋼一直在軟化，硬度不斷降低，而GIN439合金為單一奧氏體鋼，不存在相變。在正常熱處理后，在600-700℃加熱長達1000小時，組織穩定，硬度變化很小。因此5CrNiMo等熱作模具鋼使用過程中受鍛件加熱，是一個回火軟化過程，材料強度不斷降低，而GIN439可以保持良好的的強度性能，這一特點對于制作熱鍛模來說極為有利。    
熱鍛模在高溫下工作，因此材料必須具有良好的抗氧化性能。Cr是主要的抗氧化元素。5CrNiMo鋼中僅含有0.7％左右的Cr表面在高溫下形成低含量的氧化膜（Fe3Cr）2O3 。這種氧化膜多孔，而且很容易被工件材料所磨掉。GIN439合金含有18％的Cr，所以在表面形成致密而且防護性良好的以Cr2O3為主的氧化膜。抗氧化良好。    
綜上所述，GIN439合金非常適用于600度以上使用的熱鍛模、擠壓墊、熱擠壓模、壓鑄模等材料。
資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司技術中心
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