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模具鋼材料的性能分析
一.模具鋼的分類及發(fā)展
模具鋼主要分為三類:冷加工模具鋼、熱加工模具鋼和塑料模具鋼。
目前國內(nèi)常用的冷加工模具鋼仍然是傳統(tǒng)的典型鋼,如碳素工具鋼(T7A、T8A、T10A、T12A)、低合金工具鋼CrWMn、高碳高鉻鋼Cr12、Cr12MoV、高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,但也有進口的。為了滿足日益增長的需求,人們開發(fā)了各種新鋼種。
熱作模具鋼主要用于制造高溫壓力加工模具,如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱鐓模等。隨著鍛造機械能力的提高和工件形狀的復雜化,特別是加工材料如鈦合金、高合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼加工難度的增加鋼材2343,模具趨于大型化和高性能化。對熱作模具鋼的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的熱作模具鋼5CrNiMo和5CrMnMo因其熱強度低、熱穩(wěn)定性差、易開裂和塌陷而使用壽命短。3Cr2W8V鋼含鎢量高,抗熱震性差,易產(chǎn)生熱疲勞,導致裂紋等缺陷。近年來,一些具有高熱強度、高熱疲勞和良好韌性的新型熱作模具鋼相繼出現(xiàn)。
二.沖裁模
沖裁模是冷沖壓加工金屬或非金屬零件或半成品的專用加工設備。它是一種沿閉合或開放輪廓線分離材料的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切斷模、切邊模、切斷模等。
當被沖材料較硬或抗變形能力較大時,模具的沖頭和沖模應采用耐磨性好、強度高的材料。但是導柱和導套要求耐磨性和良好的韌性,所以經(jīng)常采用低碳鋼表面滲碳淬火。比如碳素工具鋼的主要不足就是淬透性差。1.2343是對應國內(nèi)什么材料當模具零件截面尺寸較大時,淬火后其中心硬度仍較低。然而,當在具有大量沖程的壓力機上工作時,其良好的抗沖擊性成為優(yōu)勢。對于固定板和卸料板零件,不僅要有足夠的強度,而且在工作過程中要有很小的變形。此外,冷處理、深冷處理、真空處理和表面強化也可以用來提高模具零件的性能。對于凸模和凹模工作條件較差的冷擠壓模具,應選用具有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合力學性能良好的模具鋼,同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度。
所以制造沖裁模要有一定的材料選擇。模具工作部件常用的材料有碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金、鋼結硬質(zhì)合金等。
1.碳素工具鋼:T8A、T10A等。廣泛應用于模具中,具有加工性能好、價格低廉的優(yōu)點。但淬透性和紅硬性差,熱處理變形大,承載能力低。
2.低合金工具鋼:低合金工具鋼是以碳素工具鋼為基礎,添加適當?shù)暮辖鹪?。與碳素工具鋼相比,淬火變形和開裂傾向降低,淬透性和耐磨性提高。用于制造模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、6CrNiSiMnMoV等。
3.高碳高鉻工具鋼:常用的高碳高鉻工具鋼包括Cr12、Cr12MoV和Cr12Mo1V1,具有良好的淬透性、硬化能力和耐磨性,經(jīng)熱處理變形小、微變形模具鋼具有很高的耐磨性,其承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴重,必須進行反復鐓粗和拉拔(軸向鐓粗和徑向拉拔),以減少碳化物不均勻性,提高使用性能。
4.高碳中鉻工具鋼:模具用高碳中鉻工具鋼包括Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等。它們鉻含量低,共晶碳化物少,碳化物分布均勻,熱處理變形小,淬透性和尺寸穩(wěn)定性好。與碳化物偏析相對嚴重的高碳高鉻鋼相比,性能有所提高。
5.高速鋼:高速鋼是模具鋼中硬度、耐磨性和抗壓強度更高的,具有較高不銹鋼2343的承載能力。模具通常使用鎢含量較少的W18Cr4V、W6Mo5 Cr4V2和碳釩共還原的66mo5cr4v高速鋼以提高韌性。高速鋼也需要鍛造以改善其碳化物分布。
6.基體鋼:在高速鋼的基本成分中加入少量其他元素,適當增加或減少碳含量,以改善鋼的性能。這種鋼統(tǒng)稱為基體鋼。它們不僅具有高速鋼的特點,還具有一定的耐磨性和硬度,其疲勞強度和韌性優(yōu)于高速鋼。它們是高強度和韌性的冷加工模具鋼,但它們的材料成本比高速鋼低。模具常用的基體鋼有6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si、5cr 4 mo 3 imnval等。
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