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热作模具钢介绍

发布:tianligongyelu!@$# 浏览:1769次

    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、高温硬度、抗冷热疲劳性能、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,而且在压铸时与液态金属相接触,使用条件比塑料模具和冷作模具更苛刻。近些年来,国外生产模具钢的主导企业十分重视热作模具钢的开发。我国产常用的热作模具钢有四个品种,主要是5CrNiMo,5CrMnMo,H13,3Cr2W8V。

    1.高淬透性锻模用钢 该类钢一般为中碳(0.3-0.6%)低合金钢,5CrMnMo、5CrNiMn是通用型的热锻模模具用钢。但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,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。如前苏联的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。80年代以后,我国研制了类似的钢号5CrNiMoV钢,提高了5Cr-Nilllo钢中的Cr,Ni,Mo的含量,并添加V,显著提高了钢的淬透性、淬硬性、高温强度和抗回火稳定性,400mmx400mm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钢的模块淬火经600℃回火,硬度可以保持在41.5-44HRC,5CrNiMo的淬火模块,经500℃回火2小时,硬度只有32-35HRC,抗回火稳定性比5Cr-NiMo高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的含量,因此,具有更高的淬透性,其截面500mmx500mm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,适合制造大型锻模。

    2.高强韧性热作模具钢该类热作模具钢的使用量大、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QR090SUPEREME,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。美国的CARPENTER工艺公司开发了Extendo-Die,提高了H13钢中的Cr;Mo含量,从而提高了模具的使用寿命。美国的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DH41DH71,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,发展了沉淀硬化型热作模具钢,这类钢一般含碳量较低(<0.3%),加入一定量的沉淀硬化元素Ni,Mo,Al等。模具热处理工艺采用淬火和较低温度回火(<500℃),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。 

    3.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,为了满足工作温度≥700℃时的模具要求,国外发展了一些新型的热作模具材料。对700~800℃的模具,发展了CrMn系和NiCrMn系高温模具钢,如日立金属的5Mn15CrlOV2,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,热膨胀系数大,热疲劳性能差。7Mn15Cr2Al3V2WMo钢是我国研制的无磁钢,应用较多,一般固溶温度为1170~1180℃。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。常用的时效温度一般为650-700℃,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>800℃时,一般用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℃。日立金属公司开发一种叫"Nimowal"的Ni基合金。

    4.马氏体时效钢通过马氏体的强化机制可在750℃的高温下,保持相当的红硬性,其特点是在微量的碳加18~25%Ni,在添加AI,Ti,Co,Mo等元素。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(Ni12Mo8Co8Ti),具有较高的热稳定性,BOHLER的W700也属此类。此外,还有高温耐蚀模具钢、如大同特殊钢开发的DH42,日立金属开发的YHD45等;粉末冶金耐热模具钢,如德国的X40Cr-MoV51,X5NiCrTi2625,美国VASCO的MA等。


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