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特殊熱作模具鋼以及熱處理方法介紹
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2019-11-01 | 513 次瀏覽 | 分享到:
 隨著現代科技迅速發展,工業技術的突飛猛進,出現了各種新的熱加工方法,對模具工作溫度的要求更高,工作條件也更加苛刻。因此.各種高速鋼、奧氏體耐熱鋼、高溫合金、難熔合金等,都被用于制造模具。
  隨著現代科技迅速發展,工業技術的突飛猛進,出現了各種新的熱加工方法,對模具工作溫度的要求更高,工作條件也更加苛刻。因此.各種高速鋼、奧氏體耐熱鋼、高溫合金、難熔合金等,都被用于制造模具。
模具鋼  
  奧氏體熱作模具鋼: 因為馬氏體型熱作模具鋼在650oC以上會發生碳化物的聚集長大,致使硬度、強度降低,因此為保證模具在750oC以上能耐高溫、耐腐蝕、抗氧化,研制出了奧氏體型熱作模具鋼?,F在主要有鉻鎳系奧氏體鋼和高錳系奧氏體鋼兩類。
  
  1.高錳系奧氏體鋼:此鋼又分為高錳系奧氏體模具鋼和高錳奧氏體無磁模具鋼。(1)高錳系奧氏體模具鋼 5Mn15Cr8Ni5Mo3V2和7Mn10Cr8Ni10Mo3V2是高錳系奧氏體鋼,在加熱和冷卻過程中不發生相變,始終保持奧氏體組織,經1150~1180oC固溶處理和700oC時效后具有較好的綜合力學性能,硬度45~46HRC,但時效軟化抗力很高,直到800oC時效,硬度仍能保持在42HRc左右,遠遠超過3Cr2W8V鋼,其熱處理工藝與室溫力學性能如表4-11所示。高錳奧氏體耐熱模具鋼主要用于制造工作應力較高、使用溫度達700一800oC的高溫熱作模具,如不銹俐、高溫合金、銅合金的擠壓模,模具壽命比3Cr2W8V鋼制模具提高4—5倍。實際應用中應先將模具預熱到一450oC,由于這類鋼的塑性、韌性不高,故實際應用受到限制。   (2)高錳奧氏體無磁模具鋼7Mn15Cr2A13V2WMo(7Mn15)  鋼是一種高Mn—V系的無磁模具鋼,7Mn15鋼在任何狀態下都能保持穩定的奧氏體組織,除可制作冷作模具、無磁軸承及要求在強磁場中不產生磁感應的結構件外,因其在高溫下還具有較高的強度和硬度(如圖4—3所示),因此,也用來制作700~800oC下使用的熱作模具。 7Mn15鋼常用的熱處理工藝為:1180oC加熱水淬,700oC回火空冷。
  
  2.鉻鎳系奧氏體模具鋼:4Cr14Ni14W2Mo、Cr14Ni25CoV鋼屬于鉻鎳系奧氏體鋼,在700oC以下具有良好的熱強性,在800oC以下有良好的抗氧化性及耐蝕性。如4Cr14Ni14W2Mo鋼在800oC時仍有250MPa的強度,且有很好的塑性與韌性。該類鋼可進行l150~1180oC或1050~1150oC的固溶處理,再作750oC的時效處理,適合制造鈦合金蠕變成形模具和具有強烈腐蝕性的玻璃成形模具。
  
  高溫合金:當擠壓耐熱鋼管時,模具型腔溫度會高達900~1000oC,用奧氏體耐熱鋼也不能解決問題,需要采用高溫合金來制作模具,如鐵基、鎳基、鉆基合金、常用的鎳基合金中,以尼莫尼克100號熱強性最高,其化學成分為:wc=0.3%,wTi=1.0%~2.0%,wCr=10%~12%,w Al=4%~6%,  wCo=28%~22%,wMo=4.5%~5.5%,wFe<2%,其余為Ni 。在900oC時持久強度仍有150MPa,可用于制作擠壓耐熱鋼零件或擠壓銅管的凹模及芯棒。
  
  硬質合金:硬質合金具有很高的熱硬性和耐磨性,可用于制作工作溫度較高的凸?;虬寄V械蔫倝K。如氣閥挺桿熱鐓擠模,原用3Cr2W8V鋼制作,模具壽命為0.5萬件;改用鎢鈷類硬質合金YG20后,模具壽命提高到1.5萬件。硬質合金還可用于制作壓鑄模、熱切邊凹模等。
  
  (四)難熔合金:通常將熔點在1700oC以上的金屬稱為難熔金屬。在壓鑄鋼鐵材料時,壓鑄模型腔的工作溫度可高達1000oC,型腔表面受到嚴重的氧化、腐蝕和沖刷,常因產生嚴重的塑性變形和網狀裂紋而失效,只能壓鑄幾十件或幾百件。因此可以來用鎢、鉬、鈮等熔點在2600oC 以上的難熔合全來制作壓鑄模的型腔。由于它們的再結晶溫度高于1000oC,可長時間在此溫度之上工作。在熱模鋼應用較多的是鉬基合金和鎢基合金,其中TZM合金是鉬基合金的代表,而Anviloy1150合金是鎢基合金的代表    這類材料的牾是熔點很高,高溫強度較高,耐熱性、耐蝕性好,有優良的導熱、耐熱疲勞性能,不粘結熔融金屬,塑性好,便于成形加工。主要用于在較高溫度下工作的銅合金、鋼鐵樹料的壓鑄模,也可用做鈦合金、耐熱鋼的熱擠壓模等,其使用壽命遠高于其他各種熱作模具鋼。
  
  壓鑄模用銅合金 在壓鑄鋼鐵材料時,一般3Cr2W8V鋼壓鑄模的表面接觸溫度在950~1000oC左右,采用導熱性高的銅合金制作的壓鑄模,其表面接觸溫度可降低到600oC。隨著模具型腔溫度梯度的降低,可減少模具的應力和應變,能收到滿意的效果。  常用的銅合金有鉻鋯釩銅(wCr=0.6%一0.8%、wZr=0.4%,w V=0.4%,其余Cu)、鉻鋯鎂銅(wCr=0.4%、w Z r=0.15%、wMg=0.05%,其余Cu)、鈷鈹銅(wCo=0.5%一3%、wBe=0.4%一2%,其余Cu)等。在600oC下這些銅合金的力學性能顯著高于1000oC下的3Cr2W8V鋼,模具使用壽命比3Cr2W8V鋼提高1.5—2倍。用銅合金制壓鑄模鑲塊可在980oC淬火后冷擠成形,然后進行時效處理,型腔的表面粗糙度好,可以提高使用壽命。
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