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热作模具的选材【荣成华金属】
返回列表 来源: 发布日期: 2021.03.23

热作模具的选材【荣成华金属】


热作模具的选材,应根据模具具体工作条件、失效形式以及模具的抗力要求和模具材料本身所具有的特性来选择。


一、热锻模的选材


热作模具的选材 热锻模具的工作条件是在高温、高压、高冲击下,并常常要反复加热和冷却。因此,模具材料应具有一定的高温屈服强度,高的冲击韧度和断裂韧度。由于锻模尺寸一般都较大,模具材料还应有很好的淬透性,高的热疲劳抗力和回火稳定性。

热作模具的选材【荣成华金属】


目前我国锤锻模用钢主要钢号为:5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV;应用效果较好但尚未纳入标准的钢有3Cr2MoWVNi、5Cr2NiMoVSi及45Cr2NiMoVSi;重型机械厂或钢厂生产的其他锤锻模用钢有5CrNiTi、4SiMnMoV及5SiMnMoV、5CrNiW、5CrNiMoV等;国外进口锤锻模用钢有55CrNiMoV6等。


不同类型锻模的硬度指标不同。

类型

模面硬度

燕尾硬度

小型锻模

高度<250mm

41~47HRC

39~44HRC

35~39HRC

中型锻模

高度在250~350mm

39~44HRC

37~41HRC

33~37HRC

大型锻模

高度在350~500mm

35~39HRC

30~35HRC

特大型锻模

高度>500mm

33~37HRC

28~35HRC



其他热锻模材料的选用与热挤压模用钢相同,工作时受热温度更高,受热时间更长,工作负荷更大。其他热锻模是指热镦模、精锻模和高速锻模。


二、热挤压模常用材料及选用原则


热作模具的选材 热挤压模具由于受到的冲击载荷比热锻模小,对冲击韧度,淬透性的要求不如热锻模高。但工作时炽热金属接触的时间比热锻模长,最高温度可达800~850℃,由于反复加热冷却而引起的热疲劳现象也比较严重。


对几种热挤压凹模的硬度要求如下:

挤压材料

加热温度

模具硬度

钢、钛或合金

1000

43~47HRC

铜或铜合金

650~1000

36~45HRC

铝、镁合金

350~500

46~50HRC



常用热挤压模具钢的钢号为:3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1;应用较多的标准钢号为:3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl、4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi等;应用较多的其他钢号为:4Cr3Mo3W4VTiNb、3Cr3Mo3VNb等。在特殊情况下,有时会应用奥氏体型耐热钢、镍基合金、硬质合金和钨钴类和钨钛钴类硬质合金等。


3Cr2W8V钢是我国最常用的黑色和有色金属及合金的热挤压模用钢。新型热挤压模用钢为:HM1、RM2、012Al、GR、CG2等,它们既有较高硬度、强度,又有较高韧性,在热挤压模上应用效果较好。


铬系热挤压模用钢如4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi等适于制作急冷急热条件下工作的模具。当挤压耐热钢管时,模具温度可高达900~1000℃,需采用高温合金制作模具;工作温度较高的凸模或凹模,可以采用硬质合金镶块模。


选择热挤压模材料时,主要应根据被挤压金属的种类及其挤压温度来决定,其次也应考虑到挤压比、挤压速度和润滑条件等因素,以延长模具的使用寿命。


三、压铸模常用材料及选用原则


压铸模具的选材,主要依据浇注金属的温度及种类而定。如何选用合适的模具材料,来提高压铸模具的使用寿命,尤其是高熔点的金属。压铸温度越高,压铸模的损坏就越快。


⑴锌合金压铸模

锌合金的熔点为400~430℃,锌合金压铸模型腔的表层温度不会超过400℃。由于工作温度较低,故除常用模具钢外,也可采用合金结构钢制造模具,甚至可采用低碳钢(如20钢),经中温固体碳氮共渗、淬火、低温回火,使用效果也很好。


常用于制造锌合金压铸模具的材料为:合金结构钢40Cr、30CrMnSi、40CrMo等,合金模具钢5CrNiMo、5CrMnMo、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V、CrWMn等。


⑵铜合金压铸模

铜合金压铸模的工作条件极为苛刻,铜液温度通常为870~940℃,模具型腔受到高温铜液的反复冲刷,促使模腔表面产生冷热疲劳裂纹(龟裂),寿命远比铝合金压铸模短;因此,铜合金压铸模应具有较高的热强性、导热性、韧性、塑性、高的抗氧化性、耐蚀性及良好加工工艺性能。


国内仍大量采用3Cr2W8V钢制造铜合金压铸模,也有的用铬钼系热作模具钢。近几年研制成功的新型热作模具钢Y4,应用于制造铜合金压铸模具取得较满意效果,Y4钢抗热疲劳性能明显优于3Cr2W8V钢。国外已采用加钴的钨系高热强模具钢、钨基合金、钼基合金等,使用效果比3Cr2W8V钢好。因钨、钼价格昂贵,在我国难以推广应用。


⑶铝合金压铸模

铝合金熔液的温度通常在650~700℃左右,压铸模模腔表面受高温高速铝液的反复冲刷,产生较大的应力,模具受到液态铝合金的熔损粘蚀作用。因此,铝合金压铸模的寿命长短,要重点考虑是否发生粘模和模腔早期干裂。


目前,我国常用铝合金压铸模用钢有:4Cr5MoSiV1(H13)、4Cr5MoSiV(H11)、3Cr2W8V及新钢种Y10和HM3等。


3Cr2W8V钢的回火抗力和热稳定性能最好,具有足够高的耐热性,但冷热疲劳抗力最差,容易在模具型腔表面出现冷热疲劳裂纹(龟裂)。H13和H11钢的回火抗力及热稳定性稍次于3Cr2W8V钢,但冷热疲劳抗力比3Cr2W8V钢高得多。用H13钢制造的铝合金压铸模,寿命远长于3Cr2W8V钢制造的模具。


热作模具的选材 新钢种Y10钢是在H13钢基础上研制的新型铝合金压铸模用钢,除耐热性能比3Cr2W8V钢稍差外,其他力学性能如冲击韧度、断裂韧度。物理性能如热导率、热胀系数。工艺性能如热处理变形性能、热疲劳抗力以及红硬性能,均优于3Cr2W8V钢。Y10钢应用于铝合金压铸模具,使用寿命可延长1~10倍。


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