使用問題
模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時,其模腔表面溫度可達300-400℃以上熱擠壓模可達500-800℃以上;壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000℃以上,這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯着降低,在使用中易發生打垛。
為此,對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力,實際上反映了鋼的高回火穩定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑,即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。
模腔表層金屬産生熱疲勞。熱模的工作特點是具有間歇性,每次使熱态金屬成形後都要用水、油、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此,熱模的工作狀态是反複受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬産生反複的熱脹冷縮,即反複承受拉壓應力作用。其結果引起模腔表面出現龜裂,稱為熱疲勞現象,由此,對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求,即具有高的熱疲勞抗力。
常用
錘鍛模用鋼
一般說來,錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受沖擊負荷作用。故對鋼的力學性能要求較高,特别是對塑變抗力及韌性要求較高;二是錘鍛模的截面尺寸較大(<400mm)故對鋼的淬透性要求較高,以保證整個模具組織和性能均勻。常用錘鍛模用鋼有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料,對特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。
熱擠壓模用鋼
熱擠壓模的工作特點是加載速度較慢,因此,模腔受熱溫度較高,通常可達500-800℃。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩定性)和高的耐熱疲勞性能為主。對ak及淬透性的要求可适當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小,常小于70-90mm。常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼.其化學成分如表4.16所示。其中4CrW2Si,既可做冷作模具鋼,又可做熱作模具鋼。由于用途不同,可采用不同熱處理方法。作冷模時采用較低的淬火溫度(870-900℃)及低溫或中溫回火處理;作熱模時則采用較高的淬火溫度(一般為950-1000℃)及高溫回火處理。
壓鑄模用鋼
從總體上看,壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近,即以要求高的回火穩定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠模用鋼相同。如常采用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模,可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對Al和Mg合金壓鑄模,可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV等對Cu合金壓鑄模,多采用3Cr2W8V鋼。随着黑色金屬壓鑄工藝的應用,多采用高熔點的鋁合金和鎳合金,或者對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI三元共滲,用以制造黑色金屬壓鑄模。國内外還正在試驗采用高強度的銅合金作黑色金屬的壓鑄模材料。