熱作模具鋼新材料
① 通用型熱作模具鋼:以55NiCrMoV6為代表的低合金熱作模具鋼;以H13為代表的中合金熱作模具鋼;3Cr3Mo3VSi鎢系鉬系熱作模具鋼。目前在我國(guó)4CrSMoSiV1是產(chǎn)量高最的熱作模具鋼。
② 高淬透性特大型鍛壓模塊用鋼:淬透性好,尺寸較大的模具心部可以獲得均勻的性能。如ISO4957標(biāo)準(zhǔn)中的40NiCrMoV;法國(guó)NF-35-590標(biāo)準(zhǔn)中的dONCD16;我國(guó)的4Cr2MoVNi、3Cr2MoWVNi等。
③ 高熱強(qiáng)性模具鋼又可分為以下四類(lèi)。
a.中合金高熱強(qiáng)性模具鋼:一般是在3Cr3Mo3SiV(H10)和4CrSMoSiV1鋼的基礎(chǔ)上增加W、Mo、Co、Nb等元素,提高其高溫性能,如美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)H10A,我國(guó)開(kāi)發(fā)的3Cr3Mo3W2V等。
b.沉淀硬化型熱作模具鋼:這類(lèi)鋼的含碳量較低,一般在2%左右。含有一些沉淀硬化的合金元素如V、Vb、Ni、Al、Mo等,模具鋼在淬火后,采用較低溫度回火(約400℃),硬度為40HRC左右,由于含碳量低,中溫回火后的組織為板條狀低碳馬氏體,具有良好的韌性,切削性,可以進(jìn)行型腔加工。模具在使用過(guò)程中,與高溫工件接觸的工作表面被工件加熱到鋼的沉淀硬化溫度500~600℃,由于合金碳化物和金屬間化合物的析出,工作表面的硬度可上升到45~48HRC,提高了型腔表面的耐磨性,模具心部仍保留原有的組織和高韌性,從而提高了模具的使用壽命,如日本日立金屬公司的YHD3、大同特殊鋼公司的DH76等。
c.低碳高速鋼和基體鋼:高速工具鋼具有良好的抗回火軟化性能和高溫硬度,但是其韌性和耐冷熱疲勞性能較差。低碳高速鋼是將高速鋼的碳含量由1%左右降至0.3%~0.6%,在犧牲部分紅硬性和耐磨性的情況下,提高韌性和耐冷熱疲勞性能,如美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)H42、我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)6W6MoSCr4V。基體鋼的化學(xué)成分相當(dāng)于淬火后的高速鋼基體組織成分,所以淬火后過(guò)剩碳化物的數(shù)量少,細(xì)小均勻,使鋼的韌性和耐冷熱疲勞性能進(jìn)一步得到改善,如美國(guó)釩合金鐵公司的VasooMA(5Cr4W3Mo2V)、我國(guó)的6Cr4Mo3W2VNb。該鋼由于綜合性能較好,既可以用于熱作模具鋼,也可用于制造高性能的冷作模具。
d.奧氏體型熱作模具鋼:這類(lèi)鋼經(jīng)固溶時(shí)效處理后,在700~800℃仍保持較好的強(qiáng)度,如日本日立金屬公司的5Mn18Cr10V2、我國(guó)的7Mn10Cr8Ni10Mo3V2等。
(8)其他熱作模具鋼 為提高熱沖、熱軋、熱鍛及中、小機(jī)械壓力機(jī)用模具鋼的性能,以替代目前采用的5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V鋼種,多年來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)行了許多研究,如20世紀(jì)70年代研制的35Cr3Mo3W2V(HM1)、3Cr3Mo3VNb(HM3)、4Cr3MoW4VNb(GR)、等,在熱穩(wěn)定性、抗熱疲勞性等方面均有所提高。
此外,國(guó)內(nèi)還研制了5Cr4W2Mo2SiV、5Cr4Mo6Ni2WV、7W4Cr2MoNiV、5Cr4W5MoV等鋼種,用于熱精鍛或熱擠壓模,效果也好。1980年代研制的高熱高強(qiáng)韌性鋼28Cr2NiMoWVSi、6Cr2Mn2SiMoV、65W8Cr4VTi(LM1)、65Cr5Mo3W2VSiTi(LM2)、4Cr2Mo2WV(TM)、4Cr3Mo2NiVNb(HD),其中,TM、HD鋼用來(lái)代替3Cr2W8V效果較好。
為提高大截面機(jī)鍛模與錘鍛模的熱強(qiáng)性,近年研制的鋼種有5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi、55NiCrMoV、ER8、3Cr2MoWVNi、4Cr2MoVNi,其中,4Cr2MoVNi鋼在第一汽車(chē)制造廠(chǎng)錘鍛模上應(yīng)用,其模具壽命提高30%~50%。B3鋼(3Cr2MoWVNi)可適用于中小型機(jī)鍛模,B2鋼(4Cr2MoVNi)可適用于錘鍛模、大型機(jī)鍛模。