熱作模具鋼及熱處理

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1、第4章熱作模具鋼及熱處理4.1熱作模具鋼性能要求4.2熱作模具鋼及熱處理規(guī)范4.1.1熱作模具鋼的使用性能要求熱作模具在工作中既有力的作用又有溫度的作用，從而使模具的工作條件復(fù)雜化，對模具材料的特性要求也更加嚴格#為了滿足熱作模具的使用要求，熱作模具鋼應(yīng)具備下列基本特性：（1）較高的高溫強度和良好的韌性。熱作模具，尤其是熱鍛模!工作時會承受很大的沖擊力，而且沖擊頻率很高，如果熱作模具鋼沒有高的強度和良好的韌性，就容易開裂。（2）良好的耐磨性能。由于熱作模具工作時除受到毛坯變形時產(chǎn)生摩擦磨損之外，還受到高溫氧化

2、腐蝕和氧化鐵屑的研磨，所以需要熱作模具鋼有較高的硬度和抗粘附性。4.1熱作模具鋼性能要求下一頁返回（3）高的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是指鋼材在高溫下可長時間保持其常溫力學性能的能力。熱作模具工作時，接觸的是熾熱的金屬，甚至是液態(tài)金屬，所以模具表面的溫度很高，一般為400～700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發(fā)生軟化，具有高的熱穩(wěn)定性，否則模具就會發(fā)生塑性變形，造成堆塌而失效。（4）優(yōu)良的耐熱疲勞性。熱作模具的工作特點是反復(fù)受熱受冷，模具一時受熱膨脹，一時又冷卻收縮!形成很大的熱應(yīng)力，而且這種熱應(yīng)力是方向相反，交替

3、產(chǎn)生#在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，模具表面會形成網(wǎng)狀裂紋，這種現(xiàn)象稱為熱疲勞，模具因熱疲勞而過早地斷裂，是熱作模具失效的主要原因之一。所以熱作模具鋼必須要有良好的熱疲勞性。4.1熱作模具鋼性能要求下一頁返回上一頁（5）高淬透性。熱作模具一般尺寸比較大，熱鍛模尤其是這樣，為了使整個模具截面的力學性能均勻，這就要求熱作模具鋼有高的淬透性能。（6）良好的導(dǎo)熱性。為了使模具不致積熱過多，導(dǎo)致力學性能下降，要盡可能降低模面溫度，減小模具內(nèi)部的溫差，這就要求熱作模具鋼要有良好的導(dǎo)熱性能。（7）良好的成形加工工藝性能，以滿足加工成

4、形的需要。4.1.2熱作模具鋼的成分特點熱作模具鋼的成分與合金調(diào)質(zhì)鋼相似,一般碳的質(zhì)量分數(shù)小于0.5%，并含有Cr、Mn、Ni、Si等合金元素。4.1熱作模具鋼性能要求下一頁返回上一頁含碳量低可保證其具有足夠的韌性。合金元素的作用是強化鐵素體和增加淬透性。為了防止回火脆性，還加入Mo、W等元素；為了提高高溫強度和熱疲勞抗力，需增加相當數(shù)量的Cr、W。這些元素提高了相變溫度，使模面在交替受熱與冷卻過程中不致發(fā)生相變而發(fā)生較大的容積變化，從而提高其抗熱疲勞的能力。另外，W、Mo、V等在回火時以碳化物形式析出而產(chǎn)生

5、二次硬化，使熱作模具鋼在較高溫度下仍保持相當高的硬度，這是熱作模具鋼正常工作的重要條件之一。4.1熱作模具鋼性能要求下一頁返回上一頁4.1.3熱作模具鋼的分類根據(jù)工作溫度、性能和用途可將通用熱作模具鋼分類如下：（1）按用途分類：①熱鍛模用鋼；②熱擠壓模用鋼；③壓鑄模用鋼；④熱沖裁模用鋼。（2）按耐熱性分：①低耐熱鋼；②中耐熱鋼③高耐熱鋼。（3）按特有性能分：①高韌性熱作模具鋼；②高熱強熱作模具鋼；③高耐磨熱作模具鋼。（4）按合金元素分類可以分為：①鎢系熱模鋼；②鉻系熱模鋼；③鉻鉬系；④鉻鎢鉬系熱模鋼。4.1熱

6、作模具鋼性能要求返回上一頁4.2.1熱鍛模用鋼熱鍛模是在高溫下通過沖擊力或壓力使熾熱的金屬坯料成形的模具，包括錘鍛模、壓力機鍛模、熱鐓模、精鍛模和高速鍛模等，其中錘鍛模最有代表性。熱鍛模用鋼主要用于各種尺寸的錘鍛模、平鍛機鍛模、大型壓力機鍛模等。熱鍛模在工作中受到高溫、高壓、高沖擊負荷的作用。模具型腔與高溫金屬坯料相接觸產(chǎn)生強烈地摩擦，使模具本身溫度高達400～600℃；鍛件取出后模腔還要用水、油或壓縮空氣進行冷卻，如此受到反復(fù)加熱和冷卻，使模具表面產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。錘鍛模的失效方式主要是，在交變的熱應(yīng)力作用

7、下，4.2熱作模具鋼及熱處理規(guī)范下一頁返回模具表面產(chǎn)生網(wǎng)狀或放射狀的熱疲勞裂紋，以及模腔磨損或嚴重偏載、工藝性裂紋導(dǎo)致模具開裂。因此，熱鍛模應(yīng)具有較高的高溫強度和韌性，良好的耐磨性和耐熱疲勞性，由于錘鍛模尺寸比較大，還要求錘鍛模用鋼具有高的淬透性。這就是熱鍛模的工作條件，正是這種工作條件，要求這類模具鋼應(yīng)具有下列基本性能：（1）淬透性高,以保證這種大型模具沿整個截面具有均勻一致的力學性能。（2）沖擊韌度好，熱疲勞抗力高，以保證能承受沖擊載荷及在急冷急熱反復(fù)熱沖擊下，不至于發(fā)生龜裂。4.2熱作模具鋼及熱處理規(guī)范

8、下一頁返回上一頁（3）導(dǎo)熱性好，以保證模具型腔表面的熱量盡快傳導(dǎo)外散，降低模具的溫升，有利于減少熱磨損及熱疲勞損傷。（4）較高的抗回火穩(wěn)定性及高溫強度，以減少熱塑性變形。（5）較好的抗氧化性能和加工藝性能。為滿足上述性能，高韌性熱作模具鋼中不能含有太高的碳及碳化物形成元素，通常碳質(zhì)量分數(shù)w（c）在0.3%～0.5%為提高淬透性及熱強性加入少量鉻、鉬、釩、鎳、錳、硅等，加入少量鉬或鎢有助于清除高溫回火