(1)冶金質(zhì)量 冶金質(zhì)量對(duì)模具鋼的性能有很大的影響,只有具有良好的冶金質(zhì)量,才能充分發(fā)揮模具鋼的各種性能。冶金質(zhì)量一般包括以下幾個(gè)方面:冶煉質(zhì)量,軋制、鑄造工藝性能,熱處理和精加工性能,導(dǎo)熱性及精料和制品化程度。
模具鋼一般用量不大,品種規(guī)格很多,為了便于市場(chǎng)采購和備料,應(yīng)該考慮材料的通用性,除了特殊要求以外,盡可能采用大量的通用型模具鋼,這是因?yàn)橥ㄓ眯湍>咪搼?yīng)用起來技術(shù)比較成熟。選用高質(zhì)量、高性能、高精度的模具鋼精料和制品,高效率、高速度、低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具,已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具制造業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。
(2)可加工性能 模具鋼的可加工性能包括:模具的冷加工性能,如切削、磨削、拋光、冷擠壓、冷拉工藝性,而熱加工性能包括熱塑性和熱加工范圍溫度等。良好的可加工性能是選用模具鋼的重要條件之一。
(3)淬火溫度范圍和淬火變形 要求模具鋼具有較寬的淬火溫度范圍,以及較小的淬火變形。
(4)淬透性和淬硬性 淬硬性取決于鋼的含碳量,淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分、合金元素含量和淬火前的組織狀態(tài)。大部分要求高硬度的冷作模具,對(duì)淬硬性要求較高;而大部分熱作模具和塑料模具,對(duì)于硬度的要求則相對(duì)較低。往往很注重淬透性;特別是對(duì)于一些大截面深型腔模具,為了使模具的心部也得到良好的組織和均勻的硬度,就要求選用淬透性好的模具鋼。
(5)氧化脫碳敏感性 模具在加熱過程中,如果產(chǎn)生氧化脫碳現(xiàn)象,就會(huì)改變模具的表面形狀和性能,影響模具的硬度、耐磨性和使用壽命,導(dǎo)致模具早期失效。通過真空熱處理等特殊熱處理工藝,可避免氧化脫碳。
(6)硬度 硬度是模具鋼的主要技術(shù)性能指標(biāo),為了保持模具形狀尺寸穩(wěn)定不變,模具在高應(yīng)用力的作用時(shí),必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般應(yīng)將硬度保持在60HRC左右,熱作模具鋼根據(jù)其工作條件,一般要求保持硬度在40~55HRC范圍。對(duì)于同一鋼種而言,在一定的硬度值范圍,硬度與變形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間,其塑性變形抗力可能有明顯的差別。
鋼的硬度與化學(xué)成分和金相組織具有密切關(guān)系,通過熱處理,可以獲得很寬的硬度變化范圍。模具鋼的硬度主要取決于馬氏體中溶解的含碳量或含氮量。如新型模具鋼012A1和CG2,可分別采用低溫回火熱處理后硬度為60~62HRC,采用高溫回火處理后硬度為50~52HRC,因此,可用來制作硬度要求不同的冷作或熱作模具。
(7)紅硬性 在高溫狀態(tài)下工作的熱處理模具,要求保持其組織和性能的穩(wěn)定性,從而保持足夠高的硬度,這種性能稱為紅硬性。紅硬性也是保持其硬度和組織穩(wěn)定性,抵抗軟件的能力,是熱作模具鋼和部分重載荷冷作模具鋼的重要性能指標(biāo)。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能,鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學(xué)成分和所采取的熱處理工藝。
(8)強(qiáng)度 強(qiáng)度是指鋼在服役過程中,抵抗變形和斷裂的能力。對(duì)于模具來說,則是整個(gè)成型面或各個(gè)部分在服役過程中抵抗拉伸力、壓縮力、彎曲力、扭轉(zhuǎn)力或綜合力的能力。
衡量鋼材強(qiáng)度常用的方法是進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。對(duì)于在壓縮條件下工作的模具,還經(jīng)常給出抗壓強(qiáng)度。
對(duì)于模具鋼,特別是含碳量高的冷作模具鋼,因?yàn)樗苄院懿睿话悴挥每估瓘?qiáng)度而是以抗彎強(qiáng)度作為實(shí)用指標(biāo)。彎曲試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)與許多模具工作表面產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)極相似,能比較精確地反映出材料的成分及組織因素對(duì)性能的影響。抗彎試驗(yàn)其至對(duì)極脆的材料也能反映出一定的塑性。