熱作模具鋼及其熱處理

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1、（六）熱作模具鋼6．1熱作模具的工作條件與性能要求6．1．1熱作模具的工作條件6．1．2熱作模具的性能要求6．2熱作模具材料的選用6．2．1鍛壓模具用鋼的選用6．2．2熱擠壓模具用鋼的選用6．2．3壓鑄模具用鋼的選用6．3熱作模具的制造工藝路線6．4熱作模具的熱處理6．4．1退火6．4．2淬火6．4．3回火6．5熱作模具熱處理實(shí)例6．5．1錘鍛模具熱處理6．5．2鉻系熱作模具鋼熱處理6熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼的碳含量一般為0.3%～0.6%，有良好的強(qiáng)度、硬度和韌性。添加鎳、鎢、鉬、鉻、釩等合金元素，可以提高鋼的淬透性和高溫性能。根據(jù)不同的合金元素含量，熱作模具鋼可以分為鍛壓模具用熱

2、作模具鋼、鎢鉬系熱作模具鋼等。表6-1常用熱作模具鋼的鋼號(hào)和化學(xué)成分鋼號(hào)化學(xué)成分/%CSiMnCrMoV其它錘鍛模具用鋼5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi0.5/0.60.5/0.60.35/0.450.46/0.530.25/0.6≤0.40.8/1.10.6/0.91.2/1.60.5/0.80.8/1.10.4/0.60.6/0.90.5/0.81.3/1.51.54/20.15/0.30.15/0.30.4/0.60.8/1.2--0.2/0.40.3/0.5-Ni1.4/1.8-Ni0.8/1.2鉻系熱作模具鋼4Cr5MoSiV4Cr5MoSi

3、V14Cr5W2VSi0.33/0.430.32/0.450.32/0.420.8/1.20.8/1.20.8/1.20.2/0.50.2/0.5≤0.44.75/5.54.75/5.54.5/5.51.1/1.61.1/1.75-0.3/0.60.8/1.20.6/1.0--W1.6/2.4鎢鉬熱作模具鋼3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V0.3~0.40.32~0.420.4~0.5≤0.40.6~0.9≤0.4≤0.4≤0.65≤0.42.2~2.72.8~3.33.4~4.4-2.5~3.01.5~2.10.2~0.50.8~1.20.7~1.1W7.5~9W1.

4、2~1.8W4.5~5.36.1熱作模具的工作條件與性能要求6.1.1熱作模具的工作條件熱作模具是將加熱到再結(jié)晶溫度以上的固態(tài)或液態(tài)金屬壓制成型的工具，包括熱鍛模具、熱擠壓模和壓鑄模三類。熱作模具工作條件的主要特點(diǎn)是與熱態(tài)金屬相接觸，這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。熱作模具的工作條件主要有以下三方面:(1)型腔表層金屬受熱。盡管熱鍛模具不同，型腔表層金屬受熱溫度也不相同，但是最低也有幾百攝氏度;熱擠壓模具與壓鑄模具型腔表層溫度更高。(2)型腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞。熱作模具的工作特點(diǎn)是具有間歇性。每次使熱態(tài)金屬成型后都要用冷卻介質(zhì)冷卻型腔的表面。因此，熱作模具的工作狀態(tài)是反復(fù)受熱和冷卻，從而

5、使型腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮，即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力作用。其結(jié)果是引起型腔表面出現(xiàn)裂紋，稱為熱疲勞現(xiàn)象。(3)載荷作用。錘鍛模受強(qiáng)烈的沖擊載荷和工作應(yīng)力;熱擠壓模具和壓鑄模具是在高壓下服役的。6.1.2熱作模具的性能要求1.使用性能(1)硬度和紅硬性(2)耐磨性(3)強(qiáng)度和韌性(4)熱疲勞性能熱作模具工作時(shí)除了承受周期性載荷作用之外，還要承受高溫及周期性的急冷急熱變化。熱交變應(yīng)力易使熱作模具材料發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致模具熱裂。一般說來，影響鋼的熱疲勞性能的因素主要有:①鋼的導(dǎo)熱性②鋼的臨界點(diǎn)2.工藝性能（1）加工性熱作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和熱加工中的鍛壓加工性能兩種。

6、它主要取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理工藝等。（2）淬透性和淬硬性熱作模具對(duì)這兩種性能要求根據(jù)其工作條件不同有所側(cè)重。對(duì)于小型模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;對(duì)于尺寸較大的模具，如果截面未淬透，則回火后未淬透部分的屈服點(diǎn)和韌性會(huì)顯著降低，影響模具工作壽命，所以其淬透性更為重要。（3）熱處理變形性熱作模具在熱處理時(shí)，尤其在淬火過程中，要產(chǎn)生體積、形狀變化，為保證模具質(zhì)量，要求模具鋼的熱處理變形小，各方向變化相近似，且組織穩(wěn)定。它主要取決于熱處理工藝和鋼的冶金質(zhì)量等。（4）脫碳敏感性熱作模具如果在無保護(hù)氣氛下加熱，其表面會(huì)發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會(huì)使其硬度、耐磨性、使用

7、性能和使用壽命降低。因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對(duì)于某些氧化、脫碳敏感性強(qiáng)的熱作模具鋼，可采用特種熱處理，如真空熱處理、可控氣氛熱處理等。6.2熱作模具材料的選用影響熱作模具使用壽命的因素很多，如工作溫度、承受的載荷、模具的形狀與尺寸、被加工材料的性質(zhì)、質(zhì)量、成型方式等因素。選擇熱作模具材料要綜合考慮這些因素，合理選用，并且模具鋼的純凈度要高、等向性要好、經(jīng)過爐外精煉和多向鍛造，確保熱作模具工作壽命。6.2.1