模具钢老手分享,冷作模具钢的特性!

2019-01-22 23:21 | 阅读时间: 4分

一、合金冷作模具钢一般特性

 合金冷作模具钢主要应该具备的性能:良好的耐磨性,工作时保持锋利的刃口;淬火态有较高的硬度和一定的淬透深度;有较好的淬火安全性,热处理变形小,在复杂断面上不易脆裂;适当高的强度和韧性,工作时刃部不易崩角或塌陷;较好的加工工艺和成形性。

 合金冷作模具钢属于高碳合金钢,碳含量一般在0.8%以上,此外含有铬、钨、钼、锰、钒等合金元素,根据合金元素含量范围,可以划分为如下几类钢种:高碳低合金冷作模具钢;高碳高铬冷作模具钢;空淬冷作模具钢;基体钢和低碳高速钢;高韧性高耐磨性冷作模具钢;火焰淬火模具钢;在600-650℃保温一定的时间,可以减少模具的变形或开裂。通常采用油冷,而对于形状复杂的模具钢可采用分级淬火、等温淬火的方法,减少淬火变形。


 高硬度条件下使用的冷作模具钢,一般都要经过低温(150-200℃)回火处理,目的是为了在保持高硬度的情况下,消除部分淬火内应力,提高高模具钢的强度和韧性。只有在要求较高的弹性和较大的动载荷下使用时,才提高回火温度(300-350℃),但此时的硬度降低。

二.高碳高铬冷作模具钢:

 高碳高铬冷作模具钢包括:Cr12、Cr12MoV、D2(Cr12Mo1V1);具有高硬度、高强度、高耐磨性和淬火变形小等优点;属于莱氏体钢,改善模具钢中碳化物分布是提高模具钢质量的一个重要途径。

热处理特性分析:

高碳高铬冷作模具钢的主要性能(硬度、强度、塑性、韧性、红硬性、及淬火、回火的体积变形)与淬火温度有很大的关系,即淬火温度决定所制作模具的使用条件;如:

  1. 较低温度淬火和随后低温回火,能得到较高的力学性能和较小的变形。适用于负荷较高的或形状复杂的模具和冷辊模具等。

  2. 较高温度淬火和随后高温度回火,能得到高的红硬性和耐磨性,但是力学性能较低,变形量大。适用于制造承受负荷不大,但耐磨性要求高,而且在400-500℃温度下工作的模具。

  3. 对于某些要求高韧性的冲压模具或挤压模具,可以采用贝氏体等温淬火处理。此时的组织为下贝氏体+马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体;获得部分贝氏体组织后,硬度略有降低,但韧性会明显增加,同时模具变形减少。

 减少模具变形的另一种工艺方法是采用真空淬火。高碳高铬冷作模具钢在工业生产中常采用2-3次回火,以改善前次回火残余奥氏体转变为初生马氏体的韧性,或认为减少残余奥氏体第二阶段转变形成的粗大碳化物对韧性的影响,总之,多次回火是用来改善模具钢的韧性。

三.高速钢

 W6Mo5Cr4V2高速钢、SKH-9高速钢、M2高速钢、W18Cr4V高速钢的淬火和回火要求。

 在工业应用中应根据模具的工作条件和使用要求来选择淬火温度。

  1. 对承受高抗力(一般2500MPa左右)和适当韧性的模具,如挤压模具;可选用较高的淬火温度;

  2. 对形状复杂或承受压强较小和要求韧性的模具,宜采用较低的淬火温度。

 至于淬火冷却,可视模具工作要求选用油淬、空冷或分级淬火等方法。

 在工业应用中一般采用3次回火,每次回火应冷却至室温,以保证残余奥氏体转变为马氏体。每次回火都可以改善前一次回火残余奥氏体转变为初生马氏体的韧性,从而提高高速钢的韧性。

四.高韧性高耐磨性冷作模具钢

 近年来国内发展了一系列的约含8%铬、钼、钒的高韧性高耐磨性冷作模具钢;如DC53模具钢,其合金总量我12%左右,由于形成了钒的碳化物且其均匀细小地分布在模具钢中,从而使模具钢具有高耐磨性,同时兼具较好的韧性。该类模具钢的淬透性较高。

五.火焰淬火模具钢

 由于工业产品的迅速更新换代,要求缩短模具的生产周期和简化热处理工艺。20世纪70年代国内外研发了一系列适合火焰淬火工艺的专用冷作模具钢;如SX5(Cr8MoV)、SX105(7CrMnSiMoV)、HMD-1(Cr4MnSiMoV)、7CrMnSiMoV;火焰淬火模具钢的特点如下:

  1. 允许的淬火温度范围宽,甚至于在100-250℃的变化范围内淬火,都能得到满意的效果;

  2. 淬透性好,空冷淬火能获得高的表面硬度和心部硬度;

  3. 淬火后工件变形小;

  4. 具有良好的强度、韧性、耐磨性;

  5. 具有良好的可焊性能,并能采用堆焊修复工艺;

  6. 具有较好的机械加工性能。

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