常用热锻模具钢的钢号、特点与应用

时间:2024-07-03 作者: leyucom乐鱼官网

  (4)热磨损:为模具工作部位与被加工材料之间相对运动产生的损耗,包括尺寸超差和表面损伤。模具工作时候的温度、模具的硬度、合金元素以及润滑条件等影响模具磨损。相对运动剧烈和凸起部位的模具易产生磨损失效。

  根据热锻模具的一般失效形式,模具选材上主要考虑热硬性、强韧性、淬透性、脱碳敏感性、热疲劳性能等。从热处理角度:耐磨性、硬度、热处理变形、表面脱碳等。这里只介绍几种最主要的性能。

  1、热硬性,也叫红硬性是指模具在受热或高温条件下保持组织和稳定性很高,具有抗软化的能力,它主要根据材料化学成分和热处理制度,一般这类钢材中含有较高的V, W, Co,Nb, Mo等高熔点和易形成多元碳化物元素。

  (1)变形:指在高温下毛坯与模具长期接触使用后模具出现软化而发生塑性变形。表现特征为塌陷。工作载荷大、工作时候的温度高的挤压模具和锻造模具凸起部分易产生这类缺陷。

  (2)热疲劳:指在环境和温度发生周期性变化条件下工作的模具表面出现网状裂纹。工作温差大,急冷急热反复速度快的热锻模具有可能会出现热疲劳裂纹。

  变形时由于温度偏低或变形速度太快,以及锻后冷却过快,均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化(硬化),从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能会导致锻裂。

  裂纹通常是锻造时存在比较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷,或热加工温度不当使材料塑性降低,或变形速度过快、变形程度过大,超过材料允许的塑性指针等,则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能会产生裂纹。

  折叠不仅减少了零件的承载面积,而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源

  穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区,原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流,并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似,是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的,但穿流部分的金属仍是一整体

  穿流使锻件的力学性能降低,尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时,性能降低较明显。

  锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理,预制毛坯流线紊乱;工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动,都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使各种力学性能降低,因此对于重要锻件,都有流线分布的要求。

  当然,影响热锻模具寿命的因素很多,在选择材料时,应根据热锻模具的具体工作条件合理选用,下表为两种主要模具常用选材:

  5Cr4Mo3SiMnVAl简称012Al,贵阳钢厂研制。该钢是一种基体钢类型的冷热两用的新型工模具钢,作为冷作模具钢,它和碳素工具钢,低合金工具钢和Cr12型钢相比有较高的韧性;作为热作模具钢,它和3Cr2W8V,-钢相比有较高的高温强度和较优良的热疲劳性能

  折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股(或多股)金属对流汇合而形成;也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动,两者汇合而形成的;也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成;还可以是部分金属局部变形,被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关

  5Cr4Mo2W2VSi钢是一种新型热作模具钢。此钢是基体钢类型的热作模具钢,经适当的热处理后具有高的硬度、强度、好的耐磨性,高的高温强度以及好的回火稳定性等综合性能,此外也具有一定的韧性和抗冷热疲劳性能。该钢的热加工性能也较好,加工温度范围较宽。适于制造热挤压模、热锻压模、温锻模以及要求韧性较好的冷镦用模具

  具有这种缺陷的锻件,热处理淬火时容易局部过热和淬裂。制成的刃具和模具使用时易崩刃等。

  带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织,它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织,是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针,特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。

  飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是:①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低;铜合金模锻件切边温度过高。

  分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多,模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。

  铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的根本原因

  碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀,呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差,加之改锻时锻比不够或锻造方法不当

  这种钢用于标准件行业的冷镦模和轴承行业的热挤压模,常规使用的寿命比原钢种有较大的提高;也可用于较高工作时候的温度、高磨损条件下的热作模具

  5Cr4W5Mo2V简称RM2,北京机电研究所、第一汽车制造厂(集团公司)研制。是新型热作模具钢。该钢有较高的热硬性,高温强度和较高的耐磨性,可进行一般的热处理或化学热处理,可暂代3Cr2W8V钢制造某些热挤压模具。也用来制造精锻模、热冲模、冲头模等,常规使用的寿命比3Cr2W8V.提高数倍

  龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面(例如,未充满的凸出部分或受弯曲的部分)最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的:①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时,钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高,有硫渗人钢料表面,

  6Cr4Mo3Ni2WV简称CG-2,上海钢铁研究所研制,贵阳钢厂试生产。是基体钢类型的新型模具钢,兼作热作、冷作模具。该钢具有强度高、红硬性好、韧性也较好的综合性能。与3CR2W8V.钢相比,该钢强度较好,而与高速钢对比,则韧性较好。该钢具有较宽的热处理温度范围,灵活性大,基本上无淬裂现象。根据模具的使用条件,可适当调整热处理工艺,如用于冷作模具可采用520-650℃回火,而用于热作模具则可选用600-650℃回火。此钢可用来制造热挤轴承圈冲头、热挤压凹模、热冲模、精锻模,此外也可作分挤压模、冷镦模具等

  NF-法国标准 ΓOCT-俄罗斯标准 SS-瑞典标准 UNI-意大利标准

  大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大,形成织构;高温合金变形温度过低,形成混合变形组织时也可能会导致粗大晶粒

  3Cr2W8V钢含有较多的易形成碳化物的铬、钨元素,因此在高温下有较高的强度和硬度,在650℃时硬度近达300HBS,但其韧性和塑性较差。钢材断面在,’DD以下时可以淬透。这对表面层需要有高硬度、高耐磨性的大型顶锻模、热压模、平锻机模已是

  这种钢可用来制作工作时候的温度较高(≥550℃)、承受静载荷较高但冲击载荷较低的锻造压力机模具(镶块),如平锻机上用的凸凹模、镶块、铜合金挤压模、压铸用模具;也可供作同时承受较大压应力、弯应力、拉应力的模具,如反挤压的模具;还可供作高温下受力的热金属切刀等

  错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是:①滑块(锤头)与导轨之间的间隙过大;②锻模设计不合理,缺少消除错移力的锁口或导柱;③模具安装不良

  锻件轴线弯曲,与平面的几何位置有误差。产生的原因可能是:①锻件出模时不注意;②切边时受力不均;③锻件冷却时各部分降温速度不一;④清理与热处理不当

  局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位,尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是:①锻造温度低,金属流动性差;②设备吨位不够或锤击力不足;③制坯模设计不合理,坯料体积或截面尺寸不合格;④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。

  欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大,产生的原因可能是:①锻造温度低。②设备吨位不足,锤击力不足或锤击次数不足

  晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大,某些部位却较小。产生晶粒不均匀的根本原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一,或局部区域的变形程度落人临界变形区,或高温合金局部加工硬化,或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀很敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。

  2、强度和韧性主要是依据模具的承载要求考虑,钢的晶粒度,碳化物的数量、形态、大小、分布以及残余奥氏体的含量等对模具的强度和韧性有很大影响。它主要根据钢材的化学成分、冶金质量(如气体含量、夹杂物、S、P含量等)、组织状态(合理的球化退火,改善组织的均匀性和碳化物的形态)和热处理工艺合理运用。

  3、淬硬性和淬透性:淬硬性是指材料淬火后所能达到的硬度范围,主要与材料的碳含量有关。而淬透性是指材料在淬火后得到马氏体组织的能力,它主要根据钢的化学成分。根据模具使用条件各有侧重,如对要求表面高硬度的冲裁模具,淬硬性显得更重要,对于要求整个截面具有均匀一直性能的热锻模具,则淬透性更重要。

  3Cr3Mo3W2V简称HM-1,北京机电研究所、首钢特种钢公司研制。是高强韧性热作模具钢,其冷加工、热加工性能好,淬回火温度范围较宽;具有较高的热强性、热疲劳性能,又有良好的耐磨性和抗回火稳定性等特点。该钢适宜制造镦锻、压力机锻造等热作模具,也可用于铜合金、轻金属的热挤压模、压铸模等。模具常规使用的寿命较高

  4Cr2Mo3SiV是热作模具钢。该钢具有较高的热强性、热疲劳性能,又有良好的耐磨性和抗回火稳定性等特点。该钢适宜制造热挤压模芯棒、挤压缸内套及垫块等