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　　　　熱作模具鋼的工作條件和常用鋼種

　　

　　　　1.熱作模具的工作條件

　　

　　　　熱作模具包括錘鍛模具、熱擠壓模具和壓鑄模具。如前所述，熱作模具工作條件的主要特征是與熱金屬接觸，這是與冷加工模具工作條件的主要區(qū)別。因此，它8344234302什么材料會(huì)帶來(lái)以下兩個(gè)問(wèn)題:

　　

　　　　(l)加熱模腔的表面金屬。通常，錘鍛模工作時(shí)，模腔表面溫度可達(dá)300~400℃，熱擠壓?？蛇_(dá)500 ~ 800℃；壓鑄模具的型腔溫度與壓鑄材料的類(lèi)型和澆注溫度有關(guān)。例如，壓鑄黑色金屬時(shí)，型腔溫度可達(dá)1000℃以上。如此高的使用溫度將顯著降低模具型腔表面的硬度和強(qiáng)度，該表面在使用過(guò)程中易于堆積。因此，熱模具鋼的基本性能要求是高的熱塑性變形抗力，包括高溫硬度和強(qiáng)度，以及高的熱塑性變形抗力，這實(shí)際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。因此，可以找到熱作模具鋼合金化的條途徑，即添加鉻、鎢、硅等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。

　　

　　　　(2)熱疲勞(裂紋)發(fā)生在模具型腔的表面金屬中。熱模的工作特點(diǎn)是間歇性。每次成型熱金屬后，模腔表面應(yīng)用水、油、空氣和其他介質(zhì)冷卻。因此，熱模的工作狀態(tài)是反復(fù)加熱和冷卻的，這使得模腔的表面金屬受熱膨脹，受冷收縮，即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力。結(jié)果，在模腔的表面出現(xiàn)裂紋，鋼材2343代替材料這被稱(chēng)為熱疲勞現(xiàn)象。因此，對(duì)熱作模具鋼提出了第二個(gè)基本性能要求，即具有較高的抗熱疲勞性能。一般來(lái)說(shuō)，影響鋼的熱疲勞抗力的主要因素有:

　　

　　　　①鋼的熱導(dǎo)率。鋼具有很高的導(dǎo)熱性，可以降低模具表面金屬的受熱程度，從而降低鋼的熱疲勞傾向。一般認(rèn)為鋼的熱導(dǎo)率與碳含量有關(guān)，當(dāng)碳含量高時(shí)，熱導(dǎo)率低，因此高碳鋼不適合熱作模具鋼。生產(chǎn)中通常使用中碳鋼(0.3% ~ 5% ~ 0.6%)，其含碳量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致鋼的硬度和強(qiáng)度下降，這也是不利的。

　　

　　　?、阡摰呐R界點(diǎn)的影響。通常，鋼的臨界點(diǎn)(Acl)越高，鋼的熱疲勞傾向越低。因此，通常通過(guò)添加合金元素鉻、鎢和硅來(lái)提高鋼的臨界點(diǎn)。從而提高鋼的抗熱疲勞性。

　　

　　　　2.熱作模具常用鋼

　　

　　　　(1)錘鍛模具鋼。一般來(lái)說(shuō)，錘鍛模用鋼存在兩個(gè)突出問(wèn)題:一是在工作過(guò)程中承受沖擊載荷，因此對(duì)鋼的力學(xué)性能要求較高，特別是抗塑性變形能力和韌性要求較高；其次，錘鍛模具的截面尺寸較大(< 400毫米)，因此要求鋼的淬透性，以保證整個(gè)模具的均勻組織和性能。

　　

　　　　常用的錘鍛建筑用鋼包括5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi和5CrMnMoSiV。不同類(lèi)型的錘眼模具應(yīng)選用不同的材料。對(duì)于超大型或大型錘鍛模，更好使用5CrNiMo，也可以使用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi。5CrMnMO鋼通常用于中小型錘鍛模。

　　

　　　　(2)熱擠壓模具用鋼。熱擠壓模具的工作特點(diǎn)是加載速度慢，因此模具型腔的加熱溫度高，通?？蛇_(dá)500-800℃。這種鋼的使用性能應(yīng)基于高溫強(qiáng)度(即高回火穩(wěn)定性)和高抗熱疲勞性。對(duì)ak和淬透性的要求可以適當(dāng)降低。一般熱擠壓模具的尺寸很小，往往小于70~90毫米

　　

　　　　常用的熱擠壓模具有4CrW2Si、3Cr2W8V和5% Cr熱作模具鋼。它們的化學(xué)組成2343鋼如表4.16所示。

　　

　　　　其中，4CrW2Si。既可用作冷加工模具鋼，也可用作熱作模具鋼，因用途不同，可采用不同的熱處理方法。冷模采用低淬火溫度(870-900℃)和中低溫回火處理。制作熱模時(shí)采用高淬火溫度(一般為950-1000℃)和高溫回火處理。

　　

　　　　(3)壓鑄模具用鋼。一般來(lái)說(shuō)，壓鑄模具鋼的使用性能要求與熱擠壓模具鋼相似，即高回火穩(wěn)定性和高抗熱疲勞性是主要要求。因此，通常選用的鋼種與熱擠壓模具所用的鋼種基本相同，如4CrW2Si..和3Cr2W8V。然而，對(duì)于熔點(diǎn)較低的鋅合金壓鑄模來(lái)說(shuō)，卻存在一些差異，如40Cr、30CrMnSi和40CrMo。對(duì)于鋁和鎂合金壓鑄模具，可以選擇4CrW2Si、4Cr5MoSiV和其他銅合金壓鑄模具，并且主要使用3Cr2W8V鋼。

　　

　　　　近年來(lái)，隨著黑色金屬壓鑄技術(shù)的應(yīng)用，高熔點(diǎn)的鋁合金和鎳合金被大量使用，或者在3Cr2W8V鋼上進(jìn)行Cr-Al-SI三元滲濾來(lái)制造黑色金屬壓鑄模具。近年來(lái)，高強(qiáng)度銅合金在國(guó)內(nèi)外被用作黑色金屬的壓鑄模具材料。

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