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模具大致可分為冷作模具、熱作模具和塑料模具3類(lèi),用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同,工作條件復(fù)雜,因此對(duì)模具用鋼,按其所制造模具的工作條件,應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類(lèi)用途不同,工作條件復(fù)雜,因此對(duì)模具用鋼的性能要求也不同。
冷作模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具有鋼,按其所制造具的工作條件,應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類(lèi)用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼,碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.80%以上,鉻是這類(lèi)鋼的重要合金元素,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常不大于5%。但對(duì)于一些耐磨性要求很高,淬火后變形很小模具用鋼,最高鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)13%,并且為了形成大量碳化物,鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高,最高可達(dá)2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高,其組織大部分屬于過(guò)共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類(lèi)有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。
冷作模
[應(yīng)用場(chǎng)合]:冷作模具用于冷態(tài)下(工作溫度低于200~300℃)金屬的成形加工,如冷沖模、冷擠壓模、剪切模等。這類(lèi)模具承受很大的壓力、強(qiáng)烈的摩擦和一定的沖擊,因此,要求具有高硬度、耐磨性和足夠的韌性。此外,形狀復(fù)雜、精密、大型的模具還要求具有較高的淬透性和小的熱處理變形。
[化學(xué)成分]:冷作模具鋼一般具有高的含碳量,wC=1.0%~2.0%,以獲得高硬度和高耐磨性。加入合金元素Cr、Mo、W、V等,以提高耐磨性、淬透性和耐回火性。
[常用冷作模具鋼]:Crl2型鋼包括Cr12、Cr12MoV等,這類(lèi)鋼的淬透性及耐磨性好,熱處理變形小,常用于大型冷作模具。其中Crl2MoV鋼除耐磨性不及Cr12鋼外,強(qiáng)度、韌性都較好,應(yīng)用最廣。尺寸較小的冷作模具可選用低合金冷作模具鋼CrWMn等,也可采用刃具鋼9SiCr或軸承鋼GCr15。
[熱處理]:Crl2型鋼屬于萊氏體鋼,加工前應(yīng)進(jìn)行反復(fù)鍛打并退火。Cr12型鋼的最終熱處理一般為淬火和回火,獲回火馬氏體、碳化物和殘余奧氏體組織,硬度為 60~64HRC。
熱作模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類(lèi)型,包括熱鍛模、壓力機(jī)鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機(jī)械應(yīng)力外,還要承受反復(fù)受熱和冷卻的做用,而引起很大的熱應(yīng)力。熱作模具鋼除應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、紅硬性、耐磨性和韌性外,還應(yīng)具有良好的高溫強(qiáng)度、熱疲勞穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和耐蝕性,此外還要求具有較高的淬透性,以保證整個(gè)截面具有一致的力學(xué)性能。對(duì)于壓鑄模用鋼,還應(yīng)具有表面層經(jīng)反復(fù)受熱和冷卻不產(chǎn)生裂紋,以及經(jīng)受液態(tài)金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類(lèi)鋼一般屬于中碳合金鋼,碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.30% ~0.60%,屬于亞共析鋼,也有一部分鋼由于加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過(guò)共析鋼。常用的鋼類(lèi)有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。
熱作模具(2張)
[應(yīng)用場(chǎng)合]:熱作模具用于熱態(tài)金屬的成形式加工,如熱鍛模、壓鑄模、熱擠壓模等。熱作模具工作時(shí)受到比較高的沖擊載荷,同時(shí)模腔表面要與熾熱金屬接觸并發(fā)生摩擦,局部溫度可達(dá)500℃以上,并且還要不斷反復(fù)受熱與冷卻,常因熱疲勞而使模腔表面龜裂,故要求熱作模具鋼在高溫下具有較高的綜合力學(xué)性能及良好的耐熱疲勞性。此外,必須具有足夠的淬透性。
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