常用热锻模具钢的钢号、特点与应用

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常用热锻模具钢的钢号、特点与应用

常用热锻模具钢的钢号、特点与应用

常用热作模具钢的钢号、特点与应用1.外国钢号前面的符号“~”表示相近钢号。

2.ISO-国际标准 JIS-日本标准 KS-韩国标准 ASTM-美国标准UNS-美国标准 EN-欧共体标准 DIN-德国标准 BS-英国标准NF-法国标准ΓOCT-俄罗斯标准 SS-瑞典标准 UNI-意大利标准锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。

铝合金变形程度过大,形成织构;高温合金变形温度过低,形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低,疲劳性能明显下降,2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大,某些部位却较小。

产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一,或局部区域的变形程度落人临界变形区,或高温合金局部加工硬化,或淬火加热时局部晶粒粗大。

耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。

晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。

3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快,以及锻后冷却过快,均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化(硬化),从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。

这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。

严重的冷硬现象可能引起锻裂。

4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。

裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。

如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷,或热加工温度不当使材料塑性降低,或变形速度过快、变形程度过大,超过材料允许的塑性指针等,则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。

5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。

在锻件成形中受拉应力的表面(例如,未充满的凸出部分或受弯曲的部分)最容易产生这种缺陷。

引起龟裂的内因可能是多方面的:①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。

常用模具钢材料对照及特性

常用模具钢材料对照及特性

常用模具钢材料对照及特性模具钢是用于制造模具的专用钢材,具有高硬度、高强度、高热导性和良好的耐磨性等优点。

根据使用要求和工作环境的不同,常用的模具钢材料有很多种。

下面是一些常见的模具钢材料的对照及其特性:1.SA840SA840是一种超高强度的合金模具钢,具有良好的耐蚀性和磨削性能,适用于制造大型模具和要求高精度的模具。

它的主要特点是硬度高、韧性好、抗压力强,可以有效地抵抗应力和磨损。

2.S50CS50C是一种碳素结构钢,具有良好的切削性能。

它的主要特点是硬度高、强度大、耐磨性好,适用于制造低要求的模具和中小型模具。

此外,S50C也具有良好的热处理性能,可以通过热处理来改变其力学性能。

3.718718是一种高强度的合金模具钢,具有良好的抗磨性和耐蚀性。

它的主要特点是硬度高、耐磨性好、抗拉强度大,适用于制造高要求的模具和具有复杂形状的模具。

718还具有较好的热处理性能和热稳定性,可以在高温环境下保持较好的性能。

4.P20P20是一种普通的塑料模具钢,具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。

它的主要特点是硬度适中、韧性好、耐磨性较强,适用于制造中小型塑料模具和注塑模具。

P20具有很好的加工性能,容易切削和加工成形。

5.H13H13是一种热工具模具钢,具有良好的耐高温性和耐热疲劳性。

它的主要特点是硬度高、强度大、抗热冲击能力强,适用于制造高温工作模具和需要具备较长工作寿命的模具。

H13还具有优良的抗冲击性能和耐磨性,能够在恶劣环境下稳定工作。

总结:常用的模具钢材料有SA840、S50C、718、P20和H13等,它们具有不同的特点和适用范围。

选择适合的模具钢材料要根据具体的工作要求、工作环境和成本等因素来综合考虑,以确保模具具有良好的性能和寿命。

常用模具钢材料性能和特点

常用模具钢材料性能和特点

常见模具钢材料几个性能及特点介绍
常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。

热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性,以保证整个截面具有一致的力学性能。

但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小模具用钢,最高铬质量分数可达13%,并且为了形成大量碳化物,钢中碳质量分数也很高,最高可达2.0%~2.3%。

模具钢大致可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢3类,用于锻造、冲压、切型、压铸等。

热作模具分为锤锻、模锻、挤压和压铸几种主要类型,包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。

一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。

冷作模具有钢,按其所制造具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。

国内钢号为4Cr5M0SiVl。

冷作模具钢的碳含量较高,其组织大部分属于过共析钢或莱氏体钢。

北美压铸协会,标准NADCA2本文转自07-90中对中高级H13钢的含碳量规定为(0.37~0.42)%。

常用模具钢型号及特性应用

常用模具钢型号及特性应用

预加硬塑胶模具钢瑞典718H用于高抛光度及高要求内模件,适合PA、POM、PS、PE、PP、ABS塑料。

经硬化及回火至约HB290~370耐腐蚀镜面模具钢 S136适用于镜面模,淬火后防酸性高,可保证冷却管道不受锈蚀,适合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料,食品工业机械构件.软性退火至约HB 215~330(可淬硬至约HRC52)高硬度,镜面效果特佳,放电加工良好,焊接性能极佳,适用于电蚀及抛光性能模具。

HB370—400钢材加入镍成份,硬度均匀,切削良好,用于高要求的大小塑模具,尤其适合电蚀操作经硬化及回火至HB 290~330预硬耐蚀镜面模具钢 GS-2316高铬不锈钢,预加硬,抗腐蚀性效果特佳,抛光及切削良好,易达镜面效果.适合于透明,镜面产品之模具.经硬化及回火至HB 265~310耐热压铸模具钢 GS-2344高韧性热模钢,耐磨性耐热性特性佳,适用于铝,锌,合金压铸模.软性退火至HB 225或以下.淬透性和耐磨性良好,表面硬度高,适用于冷压加工,冲裁模,冲头及剪切片模。

软性退火至HB 230热作压铸模具钢 SKD-61可抵受溶铝、镁、锌之腐蚀作用及热度之急剧变动,适宜制造铝、镁、锌合金压铸模热锻铸工作及铰力、轧刀、切槽刀、剪刀及热锻冲头等。

软性退火至HB<250适用于冷挤压成形、拉伸模、啤不锈钢片及高硬度材料的冲裁模。

软性退火至HB <230热作压铸模具钢 8407金属压铸,挤压模,复模下模,PA、POM、PS、PE、EP塑胶模软性退火至约HB185预硬塑胶模具钢 GS-2311经热处理调质处理后,加工和抛光性能良好,用于一般要求的大小塑胶模具,可电蚀操作。

经硬化及回火至HB 280~325可广泛使用在五金冷冲压,手饰压花模.软性退火至约HB 190冷挤压成形模,螺钉滚齿板,精密五金模具.软性退火至约HB 210预硬优质塑胶模具钢 GS-2711硬度均匀,具备优质加工性能,易切削抛光和电触.经硬化及回火至HB 280~330耐蚀镜面模具钢 GS-2083含铬不锈钢,防酸及抛光性能良好,经淬硬后极具耐磨,适用于酸性塑料及要求良好抛光的模具.软性退火至HB215-240可加硬至(HRC52)高耐磨冷作工具钢 GS-2379淬火性佳,热处理变形小,耐磨,耐冲击,适用于冷挤成形、拉伸模、冲裁模。

常用钢的牌号成分热处理性能及用途

常用钢的牌号成分热处理性能及用途

常用钢的牌号成分热处理性能及用途1.常用碳素钢:常用牌号:Q235、Q345、20#、45#等成分:主要由铁、碳和少量其他元素组成,其中碳含量在0.12%~2.0%之间。

热处理:碳素钢主要通过控制冷却速率来进行热处理,例如正火、淬火、回火等。

性能:强度较高,韧性较好,易加工和焊接。

用途:广泛用于结构件、机械零件、车辆制造等领域。

2.不锈钢:常用牌号:304、316、430等成分:主要由铁、铬、镍和其他元素组成,其中铬含量通常在10.5%~30%之间。

热处理:不锈钢通常通过控制冷却速率或退火来进行热处理,以提高其耐腐蚀性能。

性能:具有优异的耐腐蚀性能,高强度和良好的机械性能,可抗高温和低温。

用途:广泛用于化工、制药、食品加工、建筑等领域,特别适用于高温和腐蚀环境。

3.合金钢:常用牌号:42CrMo、35CrMo、20CrNiMo等成分:主要由铁和其他合金元素(如铬、镍、钼等)组成,合金元素含量较高。

热处理:合金钢通常通过淬火、回火等热处理工艺,以提高其硬度和强度。

性能:具有较高的强度、韧性和耐磨性,耐高温、耐腐蚀性能较好。

用途:广泛用于制造轴类零件、齿轮、机械传动零件等高强度和高耐磨性要求的机械零件。

4.工具钢:常用牌号:Cr12MoV、H13、W18Cr4V等成分:主要由铁和特定合金元素(如钼、钴、钨等)组成,合金元素含量较高。

热处理:工具钢通常经过高温淬火、回火等多道工序,以获得优异的耐磨性和韧性。

性能:具有高硬度、耐磨性和热稳定性,良好的热导性和强度。

用途:广泛用于制造模具、切削工具、冲压模具等对硬度和耐磨性要求较高的工具。

5.耐磨板钢:常用牌号:NM360、NM400、NM500等成分:通常由碳素钢和合金元素(如铬、锰、硅等)组成,合金元素含量较高。

热处理:常通过控制板材的淬火和回火过程来调控硬度和韧性。

性能:耐磨性优异,硬度高,具有良好的耐冲击性和可焊性。

用途:广泛用于矿山、建筑、港口等场所的物料搬运设备、装载机槽板等耐磨件上。

13节 常用模具钢料之热作工具钢

13节 常用模具钢料之热作工具钢

第五节常用模具钢料特性与用途之热作工具钢热作工具钢X40CrMoV51,国际代码:H13与H11;欧洲:1.2344与1.2343;日本是SKD61;出厂硬度是:HB185~HB230,须热处理。

用在塑胶模具上的硬度一般是48~52HRC,也可氮化及涂层处理。

由于须要热处理,加工较为困难,故在模具的价格上比较贵一些,若是须要热处理到40HRC以上的硬度,模具一般用机械加工比较困难,所以在热处理之前一定要先做工件的粗加工,尤其是:运水孔、螺钉孔及攻牙必须先加工好后才进行热处理,否则要退火重做。

塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。

此外,还要求具有良好的工艺性,如热处理变小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。

一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。

热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性,以保证整个截面具有一致的力学性能。

H13料的最大特点是:耐磨性好,材料的淬透性优异;材料热处理后,大大提高工件的使用寿命。

H13热处理要求:淬硬溫度1020-1080℃/冷卻介质空、油、盐浴;回火溫度:180~225或425~525 ℃;最大硬度HRC52;高溫回火坏处是钢材韧性下降,尺寸变形大;400~600℃/48-52 HRC 时尺寸变细(缩水)、600~700℃<48HRC 尺寸偏大,溫度越高、硬度越低、尺寸也將会偏大变形。

高溫回火好处是耐磨性增高,氮化时不会影响钢心硬度。

回火次数:最少2次;备注:淬硬1020-1080℃,油冷,HRC 52-56;盐浴分级淬火,500-550℃,HRC 50-54,保溫15-30分鐘,空冷。

若零件尺寸大于300mm时,热处理硬度应控制在HRC48-50以内;H13料的最佳热处理状态是淬火到HRC44—48。

模具钢材材料常用型号以及特性汇总分享

模具钢材材料常用型号以及特性汇总分享

模具钢材材料常用型号以及特性汇总分享模具的材料选择好不好,直接影响到产品的制造周期,也就是开模数,也会影响到产品的表面处理工艺,有些材料不能做镜面高光处理,有些材料则强度会弱,不适合做插穿的镶件等。

1.Code:P1-P19H1-H19Wx:Sx:Shock Resisting SteelOx:OilHardening Steel (油钢)Ax:AirHardening SteelDx:High Carbon, High Chromium Steel(铬钢)2.德国标准DINCode:1.2738:Low carbon, high alloy (P20 - 塑胶模钢)1.23111.23121.20831.23161.23431.23441.25101.23793.Code:SxxC:Plain Carbon steel(黄牌 - S55C)SUSxx:Stainless Steel (抗酸钢- 420)SCrx:Chromium SteelSCMx:Chromium Molybdenum Steel(P20)SKx:Carbon Tool SteelSKSx:Low Alloy Steel (油钢 - O1)SKD11:MediumHigh Alloy Steel(铬钢- D2)SKD6:SKD61SKHxxSUMx:SUJx:A冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。

冷作模具钢的范围很广,.从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。

冷作模具钢具是真空脱气精炼钢,内质纯净,机械加工性良好,切削明显提高,淬透性良好,空冷淬硬不易出现淬裂,耐磨性极为优异,韧性良好,可用作不锈钢及高硬度材料的冲裁模。

1.抗磨损冷作模具钢6Cr4W3MoVNb、6W6Mo5Cr4V、7Cr7Mo3V2Si、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、Cr12W、Cr12Mo1V1。

国内最主流模具钢材型号、物理性能对比,值得收藏

国内最主流模具钢材型号、物理性能对比,值得收藏

国内最主流模具钢材型号、物理性能对比,值得收藏大家好,我是你们的老朋友“冲压模具达人”,你的“关注与点赞”将是我创作的无限动力模具材料是每位模具人必须掌握的知识,合理使用材料对模具的使用寿命、成本都有很大影响。

那常见的材料到底又有哪些呢?Q235A(俗称:A3钢)——碳素结构钢材料特性:塑性好、具有良好的耐磨性和焊接性。

使用范围:被大量用于常见类粗糙零件及焊接件。

像:拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁都能看到其身影。

45——优质碳素结构钢材料特性:使用最广的中碳调质钢,其力学综合性能良好,淬透性低。

使用范围:通常用于制作强度高的运动件,如:叶轮、活塞、轴、齿轮、齿条、蜗杆等。

65Mn——弹簧钢使用范围:小件弹簧、钟表发条等各种弹簧类产品。

Cr12——冷冲模具钢(美国料号D3,日本料号SKD1)材料特性:一种被广泛使用的冷冲模具钢,属高碳、高铬类型的莱氏体钢。

具有良好的淬透性和耐磨性;但其韧性差、易碎。

使用范围:常用来当做冲头、刀口、强度较好的模板使用料。

DC53——进口型模具钢材料特性:高强冷作模具钢,日本大同钢号。

在进行热处理后,具有优良的物理特性如:高硬度、耐磨性。

使用范围:此材料一般用于冲头、刀口或拉伸,成型模等。

Cr12MoV——耐磨性铬钢(国产)材料特性:在Cr12基础上加入微量元素Mo、V,具有更好的淬透性、硬度和耐磨性。

使用范围:大量使用到拉伸、冲孔、刀口、冲头、工作模板、圆锯、量具等。

D2——高碳、高铬冷作钢材料特性:美国产,良好的淬透性、耐磨性,其高温抗氧化功能好,淬火和抛光后抗锈蚀性能优异,且热处理变形小。

使用范围:一般使用要求精度高、使用寿命大的冲压模具结构,或者一些刀具,测量仪器等。

SKD11(SLD)——耐磨性高铬钢材料特性:日本产,其综合性能强于Cr12MoV、D2。

使用范围:一般用于更好的模具结构类。

DC53——高耐性高铬钢材料特性:日本产,热处理后其硬度高于SKD11,可达62-63HRC。

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常用热作模具钢的钢号、特点与应用1.外国钢号前面的符号“~”表示相近钢号。

2.ISO-国际标准 JIS-日本标准 KS-韩国标准 ASTM-美国标准UNS-美国标准 EN-欧共体标准 DIN-德国标准 BS-英国标准NF-法国标准ΓOCT-俄罗斯标准 SS-瑞典标准 UNI-意大利标准锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。

铝合金变形程度过大,形成织构;高温合金变形温度过低,形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低,疲劳性能明显下降,2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大,某些部位却较小。

产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一,或局部区域的变形程度落人临界变形区,或高温合金局部加工硬化,或淬火加热时局部晶粒粗大。

耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。

晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。

3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快,以及锻后冷却过快,均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化(硬化),从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。

这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。

严重的冷硬现象可能引起锻裂。

4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。

裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。

如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷,或热加工温度不当使材料塑性降低,或变形速度过快、变形程度过大,超过材料允许的塑性指针等,则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。

5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。

在锻件成形中受拉应力的表面(例如,未充满的凸出部分或受弯曲的部分)最容易产生这种缺陷。

引起龟裂的内因可能是多方面的:①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。

②高温长时间加热时,钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。

③燃料含硫量过高,有硫渗人钢料表面,6.飞边裂纹飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。

飞边裂纹产生的原因可能是:①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。

②镁合金模锻件切边温度过低;铜合金模锻件切边温度过高。

7.分模面裂纹分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。

原材料非金属夹杂多,模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。

8.折叠折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。

它可以是由两股(或多股)金属对流汇合而形成;也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动,两者汇合而形成的;也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成;还可以是部分金属局部变形,被压人另一部分金属内而形成。

折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关折叠不仅减少了零件的承载面积,而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源9.穿流穿流是流线分布不当的一种形式。

在穿流区,原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流,并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。

穿流产生的原因与折叠相似,是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的,但穿流部分的金属仍是一整体穿流使锻件的力学性能降低,尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时,性能降低较明显。

10.锻件流线分布不顺锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。

如果模具设计不当或锻造方法选择不合理,预制毛坯流线紊乱;工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动,都可以使锻件流线分布不顺。

流线不顺会使各种力学性能降低,因此对于重要锻件,都有流线分布的要求。

11.铸造组织残留铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。

铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。

锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因铸造组织残留会使锻件的性能下降,尤其是冲击韧度和疲劳性能等。

12.碳化物偏析级别不符要求碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。

主要是锻件中的碳化物分布不均匀,呈大块状集中分布或呈网状分布。

造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差,加之改锻时锻比不够或锻造方法不当具有这种缺陷的锻件,热处理淬火时容易局部过热和淬裂。

制成的刃具和模具使用时易崩刃等。

13.带状组织带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织,它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。

这种组织,是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针,特别是冲击韧性。

在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。

14.局部充填不足局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位,尺寸不符合图样要求。

产生的原因可能是:①锻造温度低,金属流动性差;②设备吨位不够或锤击力不足;③制坯模设计不合理,坯料体积或截面尺寸不合格;④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。

15.欠压欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大,产生的原因可能是:①锻造温度低。

②设备吨位不足,锤击力不足或锤击次数不足16.错移错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。

产生的原因可能是:①滑块(锤头)与导轨之间的间隙过大;②锻模设计不合理,缺少消除错移力的锁口或导柱;③模具安装不良17.轴线弯曲锻件轴线弯曲,与平面的几何位置有误差。

产生的原因可能是:①锻件出模时不注意;②切边时受力不均;③锻件冷却时各部分降温速度不一;④清理与热处理不当热锻模具的主要失效形式有:变形、热疲劳、热磨损、断裂四种。

(1) 变形:指在高温下毛坯与模具长期接触使用后模具出现软化而发生塑性变形。

表现特征为塌陷。

工作载荷大、工作温度高的挤压模具和锻造模具凸起部分容易产生这类缺陷。

(2) 热疲劳:指在环境温度发生周期性变化条件下工作的模具表面出现网状裂纹。

工作温差大,急冷急热反复速度快的热锻模具容易出现热疲劳裂纹。

(3) 断裂:指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷而出现失稳状态下的材料开裂,包括脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂和腐蚀断裂。

热锻模具的断裂(尤其是早期断裂),与工作载荷过大、材料处理不当以及应力集中等相关。

(4) 热磨损:为模具工作部位与被加工材料之间相对运动产生的损耗,包括尺寸超差和表面损伤。

模具工作温度、模具的硬度、合金元素以及润滑条件等影响模具磨损。

相对运动剧烈和凸起部位的模具容易产生磨损失效。

三选材一般规律和热处理技术要求根据热锻模具的一般失效形式,模具选材上主要考虑热硬性、强韧性、淬透性、脱碳敏感性、热疲劳性能等。

从热处理角度:耐磨性、硬度、热处理变形、表面脱碳等。

这里只介绍几种最主要的性能。

1、热硬性,也叫红硬性是指模具在受热或高温条件下保持组织和性能稳定,具有抗软化的能力,它主要取决于材料化学成分和热处理制度,一般这类钢材中含有较高的V, W, Co,Nb, Mo等高熔点和易形成多元碳化物元素。

2、强度和韧性主要根据模具的承载要求考虑,钢的晶粒度,碳化物的数量、形态、大小、分布以及残余奥氏体的含量等对模具的强度和韧性有很大影响。

它主要取决于钢材的化学成分、冶金质量(如气体含量、夹杂物、S、P含量等)、组织状态(合理的球化退火,改善组织的均匀性和碳化物的形态)和热处理工艺合理运用。

3、淬硬性和淬透性:淬硬性是指材料淬火后所能够达到的硬度范围,主要与材料的碳含量有关。

而淬透性是指材料在淬火后得到马氏体组织的能力,它主要取决于钢的化学成分。

根据模具使用条件各有侧重,如对要求表面高硬度的冲裁模具,淬硬性显得更重要,对于要求整个截面具有均匀一直性能的热锻模具,则淬透性更重要。

当然,影响热锻模具寿命的因素很多,在选择材料时,应根据热锻模具的具体工作条件合理选用,下表为两种主要模具常用选材:考《机械工程手册》。

四加工工艺及其对模具寿命的影响一般模具制造工艺流程:落料、锻造+球化退火处理—机加工—淬火、回火处理—(深冷处理)—精加工(包括电脉冲加工)—研磨、抛光处理—离子氮化处理。

合理的模具制造工艺流程:落料、锻造+球化退火处理—机加工—真空淬火、回火处理(目的减小热处理变形)—(深冷处理)—研磨、抛光处理—离子氮化处理。

2.1 落料、锻造+球化退火:钢厂提供的模具材料一般为锻坯形式或棒材,其内部组织中碳化物呈沿晶界网状分布,这种组织,如果不经过进一步的锻造加工,使用时,裂纹容易沿晶界萌生并扩张,降低模具的承载能力,最终导致模具的早期断裂。

通过锻造和随后的球化退火处理,形成均匀、细小、弥散分布的碳化物,改善模具内部的组织条件,尤其是碳化物分布,为最终热处理准备组织条件,避免局部的应力集中产生热处理开裂,同时有助于提高模具的寿命,解决断裂和龟裂问题。

下图为几种模具材料的快速球化退火工艺(球化退火工艺的温度范围可以参考〈热处理手册〉或〈机械工程手册〉)。

图1 快速球退火工艺T1 :3Cr2W8V, 1050℃;3Cr3Mo3VNb, 1030℃;5Cr4W5Mo2V, 1100℃T2:3Cr2W8V, 850~870℃;3Cr3Mo3VNb, 850~870℃;5Cr4W5Mo2V, 850~870℃2.2 精加工:除非模具过于复杂,最好切削加工安排在热处理之前,目的在于避免机械加工过程中在表面形成的拉应力,导致模具疲劳性能的降低。

电脉冲加工为材料的熔化加工过程,加工后容易在表面形成熔化层和热影响层,降低模具表面的硬度、耐磨性,减小热处理表面形成的压应力而降低模具的热疲劳性能,因此热处理后一般最好不再进行电脉冲加工或者减小加工余量或者采用加工后研磨、抛光的方式减小表面加工层的影响,以避免切削加工,尤其是电脉冲加工对模具表面损伤而影响模具寿命。

2.3 热处理:一般模具的热处理温度和时间可以参考〈热处理手册〉或〈机械工程手册〉。

需要注意的是(1) 热处理应采用合理的工艺减小热处理变形(一般采用多段加热工艺,同时防止加热开裂),同时考虑所采用的热处理方式,应避免合金元素的蒸发,在材料淬透性允许的条件下,尽可能采用真空热处理、气体淬火技术,减小热处理变形,避免热处理后较大的加工余量,导致表面过热,影响模具寿命。

但对淬硬性较差材料或存在高温下易挥发元素的材料,如含高Ni 等,宜采用盐浴热处理。

(2) 推荐采用超饱和渗碳热处理技术,即应用渗碳技术,阻止热处理表面脱碳,同时提高表面的耐磨性,并利用渗碳淬火后,表面形成高压应力,提高模具的疲劳抗力。

(3) 模具材料中一般含有较高的Cr,Mo,V,W,Nb等高温、强碳化物形成元素,从而提高模具的强度、红硬性等性能,在热处理回火处理中,具有明显的二次硬化特性,即在低温回火和高温回火形成两次高硬度。

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