新型高性能热作模具钢

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1、新型高性能热作模具钢姜启川吉林大学2009年10月1立项背景Ø世界模具市场总销售额近几年来一直在600～650亿美元左右波动。Ø2007年我国模具销售额约870亿元，比2006年增长21％左右。热作模具（压铸模具、热锻模具、热挤压模具等）每年消耗近百亿元，消耗进口与国产热作模具钢7～10万吨（为各种合金工模具钢产量的首位），价值20～30亿元（高端进口热作模具钢的价格是国产热作模具钢的4倍左右）。Ø目前，国产热作模具钢制造的热作模具的寿命仅是进口的1/2-1/5，因此，大型、复杂、重要的高端热作模具几乎全部采用进口热作模具钢。Ø近年来，我国自主开发的新型热作模具钢很少，而

2、国外却开发出许多高性能热作模具钢。因此，开发出具有自主知识产权的高寿命热作模具钢已是热作模具制造业的重大关键，具有重大的经济与社会效益和科学意义。12热作模具失效形式n压铸模具主要是热机械疲劳失效2R=1æKICöl裂纹顶端塑性区0çs÷22èSøl高温氧化n热锻模具主要是磨损失效n提高热作模具寿命途径通过新的合金成分设计、微合金化、孕育、变质和新的强韧化热处理，得到低碳板条马氏体＋纳米尺寸碳化物＋晶粒细化＋纯净化＋抗高温氧化的致密保护膜组织，发明出新型高寿命热作模具钢，使其具有高的抗热机械疲劳、高温磨损、高温氧化、高温蠕变等性能，提高热作模具使用寿命。3热作模具钢的研究

3、现状与发展第一代低Cr-Mo系热作模具钢，20年代，Cr:1-2wt%，Mo:0.2wt%第二代H系列热作模具钢，70年代,Cr:5wt%,Mo:1.3wt%第三代QRO系列热作模具钢，90年代,Cr:3wt%,Mo:2.0wt%最新推出热作模具钢，2000年后，Cr:5wt%,Mo:2.5wt%2近年来国外最新推出的主要热作模具钢化学成分元素含量（wt.%）钢号CCrMoWVSi其它ASSAB8407（瑞典）0.395.21.40.901.0QRO90Supreme（瑞典）0.402.602.250.900.35DIEVAR（瑞典）*0.394.802.40-0.500

4、.24DAC55（日本）*0.425.112.44-0.700.20Ni:0.64Co:0.58AMAX（日本）*0.45.503.20-0.800.10Ni:0.6,Co:0.6SKD61（日本）0.375.01.251.01.0DH31-S（日本）0.414.902.20-0.510.20-W400（奥地利）*0.394.671.40-0.400.19-ADC3（法国）*0.355.051.30-0.470.25-GS344M（德国）*0.435.002.92-0.500.25-GS999（德国）0.453.005.00-1.000.20-H110.33-0.434.

5、75-5.51.1-1.6-0.30-0.600.8-1.2H120.35-0.454.75-5.5-1.6-2.40.6-1.00.8-1.2注：＊－实测化学成分。近年来国产主要热作模具钢化学成分元素含量（wt.%）钢号CCrMoWVSi其它HM10.32-0.422.80-3.302.50-3.001.20-1.800.80-1.200.20-HM30.20-0.282.60-3.202.70-3.20-0.60-0.800.200.08-0.15NbGR0.37-0.472.50-3.502.00-3.003.50-4.501.00-1.400.10-0.270.1

6、0-0.20NbHD0.35-0.452.50-3.001.80-2.20-1.00-1.400.14-0.220.002BTM0.402.802.101.001.000.401.00MnY40.402.802.10-1.000.401.00Mn012A0.47-0.573.80-4.302.80-3.30-0.90-1.200.80-1.100.30-0.70Al由上述国内外研究进展表明，国内外热作模具钢的主要成分Cr含量≤5wt%，且未见同时采用微量N、Y、Ce、Ti、Ca进行复合微合金化。34新型高性能热作模具钢的合金成分设计冲破了目前国内外先进热作模具钢传统的中、

7、低Cr（1-5.5wt.%）含量和未同时采用微量元素（N、Y-Ce、Ti和Ca-Si）复合微合金化的合金成分设计思路的束缚。提出了高Cr（Cr：10.0wt.%）含量和微量N、Y-Ce、Ti、Ca-Si复合合金化的新的合金成分设计思路。实现在马氏体基体上弥散分布纳米尺寸碳化物和抗高温氧化的致密氧化膜组织。发明了具有独立自主知识产权的新型高寿命高Cr“热作模具钢”-HHD钢（Highchromiumhotworkingdiesteel）。该成果详见发表论文：Thermalfatiguebehaviorofnewtypehigh-