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冷作模具鋼與熱作模具鋼的區(qū)別有哪些?
冷作模具鋼是指用于在冷狀態(tài)下使金屬變形或成形的模具鋼。更常用的特種冷作模具鋼是Crl2鋼,含碳1.45% ~ 2.30%,含鉻11% ~ 13%。熱作模具鋼是指適用于制造金屬熱變形模具的合金工具鋼,如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱鐓模等。由于熱加工模具在高溫高壓下長期工作,接下來,我們將解釋冷作模具鋼和熱作模具鋼的區(qū)別。
一、冷作模具鋼
冷作模具鋼模具鋼sus630是什么材質包括落料用模具(落料沖孔模具、切邊模具、沖頭和剪刀)、冷鐓模具、冷擠壓模具、彎曲模具和拉絲模等。sus630的硬度
1.冷作模具鋼的工作條件和性能要求
冷加工模具鋼工作時,由于被加工材料的變形阻力大,模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力和摩擦力。因此,冷加工模具的正常報廢原因一般是磨損,有些模具因斷裂、擠壓力和變形超差而提前失效。
與刀具鋼相比,冷加工模具鋼有許多共同點。要求模具具有較高的硬度和耐磨性,較高的抗彎強度和足夠的韌性,以保證沖壓工藝的順利進行。不同之處在于模具形狀和加工工藝復雜,摩擦面積大,磨損可能性大,修復和磨削難度大。因此,需要更高的耐磨性。模具工作時承受較大的沖擊力,而且由于形狀復雜,容易產生應力集中,所以對韌性要求較高;模具尺寸大,形狀復雜,對淬透性要求高,變形和開裂傾向小。總之,冷作模具鋼對淬透性、耐磨性和韌性的要求高于切削工具鋼,但對紅硬性的要求較低或基本沒有(因為是冷成型),因此相應地形成了一些適合冷作模具的鋼種,如高耐磨、微變形冷作模具鋼、高韌性冷作模具鋼等。
2.鋼種的選擇
一般根據冷加工模具的使用條件,鋼種的選擇可分為以下四種情況:
(1)冷加工模具,尺寸小,形狀簡單,載荷輕。例如,用于切割鋼板的小沖頭和剪刀可以由碳工具鋼制成,例如T7A、T8A、T10A和T12A。這種鋼的優(yōu)點是:可加工性好,價格低,來源容易。但其缺點是淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此,它只適用于制造尺寸小、形狀簡單、載荷輕的工具,以及不需要深硬化層、保持高韌性的冷加工模具。
(2)尺寸大、形狀復雜、載荷輕的冷加工模具。常用的鋼材有9SiCr、CrWMn、GCr15、9Mn2V等低合金切削工具鋼。這些鋼在油中的硬化直徑一般可達40毫米以上。其中9Mn2V鋼是我國近年發(fā)展起來的無鉻鋼,可以替代或部分替代含Cr鋼。
9Mn2V鋼與CrWMn鋼sus630不銹鋼出廠硬度相比,碳化物不均勻性和淬火開裂傾向較小,脫碳傾向較小,淬透性比碳素工具鋼高,其9SiCr僅比后者高30%左右,是一種值得推廣使用的鋼。但9Mn2V鋼也有一些缺點,如沖擊韌性低,在生產和使用中發(fā)現開裂現象,回火穩(wěn)定性差,回火溫度一般不超過180℃,200℃回火時開始出現彎曲強度和韌性低。
9Mn2V鋼可在硝酸鹽、熱油等具有溫和冷卻能力的淬火介質中淬火。奧氏體等溫淬火可用于一些變形要求嚴格、硬度要求低的模具。
(3)尺寸大、形狀復雜、載荷大的冷加工模具。中合金或高合金鋼,如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等。,也使用高速鋼。
近年來,使用高速鋼作為冷加工模具的趨勢日益增加。但需要指出的是,此時已經不再使用高速鋼特有的紅色硬度,而是使用其高淬透性和高耐磨性。所以熱處理工藝應該有區(qū)別。
選擇高速鋼作為冷模時,應采用低溫淬火,以提高韌性。例如,W18Cr4V鋼用作刀具時常用的淬火溫度為1280-1290℃。冷加工模具制造時,應在1190℃淬火。再比如W6Mo5Cr4V2鋼。低溫淬火后,使用壽命可以大大延長,尤其是損失率可以顯著降低。
(4)具有沖擊載荷和薄工具空間的冷加工模具。如上所述,冷加工模具前三種鋼的使用性能要求主要是高耐磨性,因此采用高碳過共析鋼甚至萊氏體鋼。然而,對于一些具有切邊底板和沖裁模的冷加工模具,它們具有薄的對應物,并且在使用時承受沖擊載荷,高沖擊韌性應該是主要要求。為了解決這一矛盾,可以采取以下措施:①降低碳含量,采用亞共析鋼,避免鋼的韌性因一次碳化物和二次碳化物而降低;②添加Si、Cr等合金元素,提高鋼的回火穩(wěn)定性和回火溫度(240-270℃回火),有利于在不降低硬度的情況下,充分消除淬火應力,改善性能;②添加W等難熔碳化物形成元素,細化晶粒,提高韌性。常用的高韌性冷加工模具用鋼有sus630材料哪有賣6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。
3.如何充分發(fā)揮冷作模具鋼的性能潛力
當Cr12型鋼或高速鋼用作冷加工模具時,一個突出的問題是鋼在使用中易碎,容易開裂。因此,碳化物必須通過充分鍛造來細化,并開發(fā)新的鋼種。開發(fā)新鋼種的重點應是降低鋼的含碳量和碳化物形成元素的量。
Cr4W2MoV鋼具有高硬度、高耐磨性、良好的淬透性、良好的回火穩(wěn)定性和綜合力學性能??捎糜谥圃旃桎撃>叩?。,使用壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上。但這種鋼的鍛造溫度范圍窄,鍛造時容易開裂。鍛造溫度和操作規(guī)范應嚴格控制。
Cr2Mn2SiWMoV鋼具有淬火溫度低、淬火變形小、淬透性高的優(yōu)點,因此被稱為中空淬火微變形模具鋼。
7W7Cr4MoV鋼可以替代W18Cr4V和Cr12MoV鋼,其特點是碳化物不均勻性和韌性大大提高。
二、熱作模具鋼
1.熱加工模具的工作條件
熱加工模具包括錘鍛模具、熱擠壓模具和壓鑄模具。如前所述,熱加工模具工作條件的主要特征是與熱金屬接觸,這是與冷加工模具工作條件的主要區(qū)別。因此,它會帶來以下兩個問題:
(1)加熱模腔的表面金屬。通常錘鍛模工作時,其模腔表面溫度可達300~400℃,熱擠壓模可達500 ~ 800℃;壓鑄模具的型腔溫度與壓鑄材料的類型和澆注溫度有關。例如,壓鑄黑色金屬時,型腔溫度可達1000℃以上。這樣高的使用溫度會顯著降低型腔表面的硬度和強度,使用時容易折疊。因此,熱模具鋼的基本性能要求是高的熱塑性變形抗力,包括高溫硬度和強度,以及高的熱塑性變形抗力,這實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。因此,可以找到熱作模具鋼合金化的種途徑,即添加Cr、W、Si等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。
sus630是什么標準(2)模具型腔表面金屬出現熱疲勞(開裂)。熱鍛模具的工作特點是間歇性。每次成型鐵水后,模腔表面應用水、油、空氣等介質冷卻。因此,熱模的工作狀態(tài)是反復加熱和冷卻,使模腔表面金屬反復熱脹冷縮,即反復承受拉壓應力。結果,模腔表面出現裂紋,這就是所謂的熱疲勞現象。因此,對熱模具鋼提出了第二個基本性能要求,即具有較高的抗熱疲勞性能。
一般來說,影響鋼材抗熱疲勞性能的主要因素有:
?、黉摰膶嵯禂怠d摼哂泻芨叩膶嵝?,可以降低模具表面金屬的受熱程度,從而降低鋼的熱疲勞傾向。一般認為鋼的導熱系數與碳含量有關,碳含量高時導熱系數低,所以高碳鋼不適合熱作模具鋼。生產中通常使用中碳鋼(C 0.3% 5 ~ 0.6%),含碳量過低,會導致鋼的硬度和強度降低,也是不利的。
②鋼材臨界點的影響。一般鋼的臨界點(Acl)越高,鋼的熱疲勞傾向越低。所以鋼的臨界點一般通過添加合金元素Cr、W、Si來提高。從而提高鋼的抗熱疲勞性能。
2、常用熱作模具鋼
(1)錘鍛模具鋼。一般來說,錘鍛模用鋼存在兩個突出問題。一是工作時承受沖擊載荷,因此對鋼材的力學性能要求較高,尤其是較高的塑性變形抗力和韌性;其次,錘鍛模的截面尺寸較大(< 400mm),因此要求鋼的淬透性,以保證整個模具的組織和性能均勻。
常用的錘鍛模具鋼有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi、5CrMnMoSiV。不同類型的錘眼模具應選擇不同的材料。特大型或大型錘鍛模更好使用5CrNiMo,也可以使用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi。中小型錘鍛模通常使用5CrMnMo鋼。
(2)熱擠壓模具用鋼。熱擠壓模具的工作特點是加載速度慢,因此模腔的加熱溫度高,通??蛇_500-800℃。這種鋼的使用性能應基于高溫強度(即高回火穩(wěn)定性)和高抗熱疲勞性。對ak和淬透性的要求可以適當降低。一般熱擠壓模具的尺sus630熱處理變形嗎寸較小,往往小于70~90毫米
常用的熱擠壓模具有4CrW2Si、3Cr2W8V和5% Cr熱加工模具鋼。其中,4CrW2Si既可用作冷加工模具鋼,也可用作熱加工模具鋼。由于用途不同,可以采用不同的熱處理方法。冷模采用低淬火溫度(870-900℃)和中低溫回火處理。熱模制作時采用高淬火溫度(一般為950-1000℃)和高溫回火處理。
(3)壓鑄模具用鋼。一般來說,壓鑄模具鋼的使用性能要求與熱擠壓模具鋼相似,即高回火穩(wěn)定性和高抗熱疲勞性是主要要求。因此,通常選用的鋼種與熱擠壓模具所用鋼種基本相同,如4CrW2Si、3Cr2W8V。但對于熔點較低的鋅合金壓鑄模來說,存在一些差異,如40Cr、30CrMnSi和40CrMo。鋁鎂合金壓鑄模可選用4CrW2Si和4Cr5MoSiV,銅合金壓鑄模多采用3Cr2W8V鋼。
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