热作模具钢及热处理

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1、第4章热作模具钢及热处理4.1热作模具钢性能要求4.2热作模具钢及热处理规范4.1.1热作模具钢的使用性能要求热作模具在工作中既有力的作用又有温度的作用，从而使模具的工作条件复杂化，对模具材料的特性要求也更加严格#为了满足热作模具的使用要求，热作模具钢应具备下列基本特性：（1）较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻模!工作时会承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果热作模具钢没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。（2）良好的耐磨性能。由于热作模具工作时除受到毛坯变形时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化

2、腐蚀和氧化铁屑的研磨，所以需要热作模具钢有较高的硬度和抗粘附性。4.1热作模具钢性能要求下一页返回（3）高的热稳定性。热稳定性是指钢材在高温下可长时间保持其常温力学性能的能力。热作模具工作时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具表面的温度很高，一般为400～700℃。这就要求热作模具钢在高温下不发生软化，具有高的热稳定性，否则模具就会发生塑性变形，造成堆塌而失效。（4）优良的耐热疲劳性。热作模具的工作特点是反复受热受冷，模具一时受热膨胀，一时又冷却收缩!形成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反，交替

3、产生#在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的主要原因之一。所以热作模具钢必须要有良好的热疲劳性。4.1热作模具钢性能要求下一页返回上一页（5）高淬透性。热作模具一般尺寸比较大，热锻模尤其是这样，为了使整个模具截面的力学性能均匀，这就要求热作模具钢有高的淬透性能。（6）良好的导热性。为了使模具不致积热过多，导致力学性能下降，要尽可能降低模面温度，减小模具内部的温差，这就要求热作模具钢要有良好的导热性能。（7）良好的成形加工工艺性能，以满足加工成

4、形的需要。4.1.2热作模具钢的成分特点热作模具钢的成分与合金调质钢相似,一般碳的质量分数小于0.5%，并含有Cr、Mn、Ni、Si等合金元素。4.1热作模具钢性能要求下一页返回上一页含碳量低可保证其具有足够的韧性。合金元素的作用是强化铁素体和增加淬透性。为了防止回火脆性，还加入Mo、W等元素；为了提高高温强度和热疲劳抗力，需增加相当数量的Cr、W。这些元素提高了相变温度，使模面在交替受热与冷却过程中不致发生相变而发生较大的容积变化，从而提高其抗热疲劳的能力。另外，W、Mo、V等在回火时以碳化物形式析出而产生

5、二次硬化，使热作模具钢在较高温度下仍保持相当高的硬度，这是热作模具钢正常工作的重要条件之一。4.1热作模具钢性能要求下一页返回上一页4.1.3热作模具钢的分类根据工作温度、性能和用途可将通用热作模具钢分类如下：（1）按用途分类：①热锻模用钢；②热挤压模用钢；③压铸模用钢；④热冲裁模用钢。（2）按耐热性分：①低耐热钢；②中耐热钢③高耐热钢。（3）按特有性能分：①高韧性热作模具钢；②高热强热作模具钢；③高耐磨热作模具钢。（4）按合金元素分类可以分为：①钨系热模钢；②铬系热模钢；③铬钼系；④铬钨钼系热模钢。4.1热

6、作模具钢性能要求返回上一页4.2.1热锻模用钢热锻模是在高温下通过冲击力或压力使炽热的金属坯料成形的模具，包括锤锻模、压力机锻模、热镦模、精锻模和高速锻模等，其中锤锻模最有代表性。热锻模用钢主要用于各种尺寸的锤锻模、平锻机锻模、大型压力机锻模等。热锻模在工作中受到高温、高压、高冲击负荷的作用。模具型腔与高温金属坯料相接触产生强烈地摩擦，使模具本身温度高达400～600℃；锻件取出后模腔还要用水、油或压缩空气进行冷却，如此受到反复加热和冷却，使模具表面产生较大的热应力。锤锻模的失效方式主要是，在交变的热应力作用

7、下，4.2热作模具钢及热处理规范下一页返回模具表面产生网状或放射状的热疲劳裂纹，以及模腔磨损或严重偏载、工艺性裂纹导致模具开裂。因此，热锻模应具有较高的高温强度和韧性，良好的耐磨性和耐热疲劳性，由于锤锻模尺寸比较大，还要求锤锻模用钢具有高的淬透性。这就是热锻模的工作条件，正是这种工作条件，要求这类模具钢应具有下列基本性能：（1）淬透性高,以保证这种大型模具沿整个截面具有均匀一致的力学性能。（2）冲击韧度好，热疲劳抗力高，以保证能承受冲击载荷及在急冷急热反复热冲击下，不至于发生龟裂。4.2热作模具钢及热处理规范

8、下一页返回上一页（3）导热性好，以保证模具型腔表面的热量尽快传导外散，降低模具的温升，有利于减少热磨损及热疲劳损伤。（4）较高的抗回火稳定性及高温强度，以减少热塑性变形。（5）较好的抗氧化性能和加工艺性能。为满足上述性能，高韧性热作模具钢中不能含有太高的碳及碳化物形成元素，通常碳质量分数w（c）在0.3%～0.5%为提高淬透性及热强性加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅等，加入少量钼或钨有助于清除高温回火