热作模具钢.
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职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理课程
热作模具钢
主讲教师:王仙萌
西安航空职业技术学院
热作模具钢
一、性能要求
热作模具钢用于制造热态下的金属或合金在压力下成型的模具,如热锻模、热挤压模、压铸模等。
热作模具工作条件比较复杂,工作时受到强烈摩擦,并承受较高温度和大的冲击力,另外模膛受炽热金属和冷却介质的交替反复作用产生热应力,模膛易龟裂(即热疲劳)。
因此,热作模具应满足以下性能要求:
(1)适宜的硬度和耐磨性;
(2)在高温或中温时有足够的强度和韧性;
(3)良好的抗冷热疲劳性、抗高温氧化性和抗热腐蚀性;
(4)淬透性好。
二、常用热作模具钢及选用
1.常用的热锻模钢
热锻模是使炽热金属进行成型的模具。
如图1为齿轮坯热锻模结构及锻件示意图。
最常用的热锻模钢5CrMnMo 和5CrNiMo 等。
由于5CrNiMo 钢的淬透性、强度和韧性均优于5CrMnMo ,所以5CrNiMo 钢适宜于制造形状复杂、承受高冲击载荷的大型热锻模;而5CrMnMo 则用于制造中小型热锻模。
化学成分特点为中碳(ωC=0.5%~0.6%),加入合金元素Cr 、Ni 、Mo 、Mn 等,提高钢的淬透性、耐回火性、抗热疲劳性等。
热处理特点是预先热处理为退火,目的消除应力、细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性能,最终热处理为淬火和回火,组织为均匀的回火索氏体(或回火托氏体)。
表1为5CrMnMo 钢和5CrNiMo 钢的淬火规范;表2为各类热锻模的硬度要求与回火规范。
表1 5CrMnMo 钢 和5CrNiMo 钢的淬火规范
牌 号
临界点(℃)
淬
火
A C1
A C3 加热温度(℃) 冷却方式
硬度
(HRC )
5CrNiMo 730 780 830~850 油冷或在160~180℃硝盐分级淬火
52~58 5CrMnMo
730
780
820~850
52~58
图1 齿轮坯热锻模结构及锻件示意图 1—坯料 2—锻造坯料 3—带飞边和连
皮的锻件
表2 各类热锻模的硬度要求与回火规范
热锻模类型硬度要求
(HRC)
回火温度
(℃)
回火时间
(h)
冷却方式备注
小型(<
250mm)
44~48 450~500 3~4
油冷至100~
200℃,空冷最后应在180~200℃补充回火一次,以消除回火应力。
中型(250~
400mm)
40~44 500~540 5~6
大型(>
400mm)
36~40 540~580 7~8
2.常用的压铸模具钢
压铸模是在高压下使熔融金属压铸成型的模具。
压铸模工作时与高温的熔融金属接触,不仅温度高而且时间长,同时承受很高的压力(2 0 ~120MPa);此外还受到反复加热和冷却以及金属液流的高速冲刷而产生磨损和腐蚀,图8-27为压铸模具结构示意图。
因此压铸模常见的失效形式为热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。
常用的压铸模具钢有3Cr2W8V、4Cr5W2VSi 、H13(美国热作模具钢)钢等,其中以3Cr2W8V、H13钢广泛用于制造铝合金压铸模。
压铸模具钢成分特点是中碳(ωC=0.3%~0.4%)、并加入W、Cr、V等合金元素,以保证钢能获得高韧性和热硬性,并且有较好的回火稳定性、良好的淬透性和抗热腐蚀性抗氧化性等。
热处理特点与热锻模具钢相似。
3Cr2W8V钢压铸模最终热处理工艺为淬火和多次高温回火,组织为均匀的回火索氏体(或回火托氏体)。