熱作模具鋼

　　熱作模具鋼是指適宜于制作對金屬進(jìn)行熱變形加工的模具用的合金工具鋼，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱鐓模等。由于熱作模具長時(shí)間處于高溫高壓條件下工作，因此，要求模具材料具有高的強(qiáng)度、硬度及熱穩(wěn)定性，特別是應(yīng)有高熱強(qiáng)性、熱疲勞性、韌性和耐磨性。

　　性能要求

　　熱作模具在工作時(shí)承受著很大的沖擊力，模腔和高溫金屬接觸，反復(fù)地加熱和冷卻，其使用條件極其惡劣。為了滿足熱作模具的使用要求，熱作模具鋼應(yīng)具備下列基本特性：

　　(1)較高的高溫強(qiáng)度和良好的韌性。熱作模具，尤其是熱鍛模，工作時(shí)承受很大的沖擊力，而且沖擊頻率很高，如果模具沒有高的強(qiáng)度和良好的韌性，就容易開裂。

　　(2)良好的耐磨性能，由于熱作模具丁作時(shí)除受到毛坯變形時(shí)產(chǎn)生摩擦磨損之外，還受到高溫氧化腐蝕和氧化鐵屑的研磨，所以需要熱作模具鋼有較高的硬度和抗黏附性。

　　(3)高的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是指鋼材在高溫下可長時(shí)間保持其常溫力學(xué)性能的能力。熱作模具工作時(shí)，接觸的是熾熱的金屬，甚至是液態(tài)金屬，所以模具表面溫度很高，一般為400～700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發(fā)生熱化，具有高的熱穩(wěn)定性，否則模具就會(huì)發(fā)生塑性變形，造成堆塌而失效。

　　(4)優(yōu)良的耐熱疲勞性，熱作模具的工作特點(diǎn)是反復(fù)受熱受冷，模具一時(shí)受熱膨脹，一時(shí)又冷卻收縮，形成很大的熱應(yīng)力，而且這種熱應(yīng)力是方向相反，交替產(chǎn)生的。在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，模具表面會(huì)形成網(wǎng)狀裂紋(龜裂)，這種現(xiàn)象稱為熱疲勞，模具因熱疲勞而過早地?cái)嗔眩菬嶙髂＞呤У闹饕蛑弧Ｋ詿嶙髂＞咪摫仨氁辛己玫臒崞谛浴?/span>

　　(5)高淬透性。熱作模具一般尺寸比較大，熱鍛模尤其是這樣，為了使整個(gè)模具截面的力學(xué)性能均勻，這就要求熱作模具鋼有高的淬透性能。

　　(6)良好的導(dǎo)熱性。為了使模具不致積熱過多，導(dǎo)致力學(xué)性能下降，要盡可能降低模面溫度，減小模具內(nèi)部的溫差，這就要求熱作模具鋼要有良好的導(dǎo)熱件能。

　　(7)良好的成形加工工藝性能，以滿足加工成形的需要。

　　成分特點(diǎn)

　　1.含碳量

　　一般為中碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%～0.6%。保證材料具有較高的強(qiáng)度和硬度，較高的淬透性以及較好的塑性、韌性。

　　2.合金元素

　　加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素。其中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是強(qiáng)化鐵素體和提高淬透性。W、Mo合金元素是為了防止回火脆性，Cr、W、Si合金元素能提高相變溫度，使模具在交替受熱與冷卻過程中不致發(fā)生相變而發(fā)生較大的容積變化，從而提高其抗熱疲勞的能力。另外，W、Mo、V等在回火時(shí)以碳化物形式析出而產(chǎn)生二次硬化，使熱作模具鋼在較高溫度下仍保持相當(dāng)高的硬度，這是熱作模具鋼正常工作的重要條件之一，Cr、Si能提高鋼的抗氧化性。

　　分類

　　熱作模具鋼的分類方法很多，可以根據(jù)合金元素含量及熱處理后的性能分類，可以按用途分，也可以按合金元素分類。

　　(1)按用途可分為熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼，熱沖裁模用鋼。

　　(2)按耐熱性可分為低耐熱鋼(350～370℃)、中耐熱鋼(550～600℃)、高耐熱鋼。

　　(3)按特有性能分為高韌性熱作模具鋼、高熱強(qiáng)熱作模具鋼、高耐磨熱作模具鋼。

　　(4)按合金元素分類可分為低合金熱作模具鋼(鎢系、鉻系和鉬系)、中合金熱作模具鋼和高合金熱作模具鋼(鎢鉬系和鉻鉬系);或分為鎢系熱模鋼、鉻系熱模鋼及鉻鎢鉬系熱模鋼。鉻鎢系高合金熱作模具鋼的高溫強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性不及鎢鉬系，而冷熱疲勞抗力及韌性比鎢鉬系高。