热作模具钢及其热处理

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1、（六）热作模具钢6．1热作模具的工作条件与性能要求6．1．1热作模具的工作条件6．1．2热作模具的性能要求6．2热作模具材料的选用6．2．1锻压模具用钢的选用6．2．2热挤压模具用钢的选用6．2．3压铸模具用钢的选用6．3热作模具的制造工艺路线6．4热作模具的热处理6．4．1退火6．4．2淬火6．4．3回火6．5热作模具热处理实例6．5．1锤锻模具热处理6．5．2铬系热作模具钢热处理6热作模具钢及其热处理热作模具钢的碳含量一般为0.3%～0.6%，有良好的强度、硬度和韧性。添加镍、钨、钼、铬、钒等合金元素，可以提高钢的淬透性和高温性能。根据不同的合金元素含量，热作模具钢可以分为锻压模具用热

2、作模具钢、钨钼系热作模具钢等。表6-1常用热作模具钢的钢号和化学成分钢号化学成分/%CSiMnCrMoV其它锤锻模具用钢5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi0.5/0.60.5/0.60.35/0.450.46/0.530.25/0.6≤0.40.8/1.10.6/0.91.2/1.60.5/0.80.8/1.10.4/0.60.6/0.90.5/0.81.3/1.51.54/20.15/0.30.15/0.30.4/0.60.8/1.2--0.2/0.40.3/0.5-Ni1.4/1.8-Ni0.8/1.2铬系热作模具钢4Cr5MoSiV4Cr5MoSi

3、V14Cr5W2VSi0.33/0.430.32/0.450.32/0.420.8/1.20.8/1.20.8/1.20.2/0.50.2/0.5≤0.44.75/5.54.75/5.54.5/5.51.1/1.61.1/1.75-0.3/0.60.8/1.20.6/1.0--W1.6/2.4钨钼热作模具钢3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V0.3~0.40.32~0.420.4~0.5≤0.40.6~0.9≤0.4≤0.4≤0.65≤0.42.2~2.72.8~3.33.4~4.4-2.5~3.01.5~2.10.2~0.50.8~1.20.7~1.1W7.5~9W1.

4、2~1.8W4.5~5.36.1热作模具的工作条件与性能要求6.1.1热作模具的工作条件热作模具是将加热到再结晶温度以上的固态或液态金属压制成型的工具，包括热锻模具、热挤压模和压铸模三类。热作模具工作条件的主要特点是与热态金属相接触，这是与冷作模具工作条件的主要区别。热作模具的工作条件主要有以下三方面:(1)型腔表层金属受热。尽管热锻模具不同，型腔表层金属受热温度也不相同，但是最低也有几百摄氏度;热挤压模具与压铸模具型腔表层温度更高。(2)型腔表层金属产生热疲劳。热作模具的工作特点是具有间歇性。每次使热态金属成型后都要用冷却介质冷却型腔的表面。因此，热作模具的工作状态是反复受热和冷却，从而

5、使型腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用。其结果是引起型腔表面出现裂纹，称为热疲劳现象。(3)载荷作用。锤锻模受强烈的冲击载荷和工作应力;热挤压模具和压铸模具是在高压下服役的。6.1.2热作模具的性能要求1.使用性能(1)硬度和红硬性(2)耐磨性(3)强度和韧性(4)热疲劳性能热作模具工作时除了承受周期性载荷作用之外，还要承受高温及周期性的急冷急热变化。热交变应力易使热作模具材料发生疲劳破坏，导致模具热裂。一般说来，影响钢的热疲劳性能的因素主要有:①钢的导热性②钢的临界点2.工艺性能（1）加工性热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中的锻压加工性能两种。

6、它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。（2）淬透性和淬硬性热作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。（3）热处理变形性热作模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积、形状变化，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，各方向变化相近似，且组织稳定。它主要取决于热处理工艺和钢的冶金质量等。（4）脱碳敏感性热作模具如果在无保护气氛下加热，其表面会发生氧化、脱碳现象，就会使其硬度、耐磨性、使用

7、性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于某些氧化、脱碳敏感性强的热作模具钢，可采用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理等。6.2热作模具材料的选用影响热作模具使用寿命的因素很多，如工作温度、承受的载荷、模具的形状与尺寸、被加工材料的性质、质量、成型方式等因素。选择热作模具材料要综合考虑这些因素，合理选用，并且模具钢的纯净度要高、等向性要好、经过炉外精炼和多向锻造，确保热作模具工作寿命。6.2.1