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| Hot Work Die Steel |
| Time：2016-03-29 Source： Views：4838 |
熱作模具鋼對硬度要求適當，側重于紅硬性，導熱性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、紅硬性為主。
工作環(huán)境
熱作模具鋼包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述.熱作模具工作條件的主要特點是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。因此會帶來以下兩方面的問題:(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時.其模腔表面溫度可達300~400℃以上熱擠壓模可達500一800℃以上;壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000℃以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低，在使用中易發(fā)生打垛。為此.對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑，即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。 (2)模腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點是具有間歇性.每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水、油、空氣等介質(zhì)冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態(tài)是反復受熱和冷卻，從而使模腔表層金屬產(chǎn)生反復的熱脹冷縮，即反復承受拉壓應力作用.其結果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂，稱為熱疲勞現(xiàn)象，由此，對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。一般說來，影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有: ①鋼的導熱性。鋼的導熱性高，可使模具表層金屬受熱程度降低，從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認為鋼的導熱性與含碳量有關，含碳量高時導熱性低，所以熱作模具鋼不宜采用高碳鋼。在生產(chǎn)中通常采用中碳鋼(C0.3%5~0.6%)合碳量過低.會導致鋼的硬度和強度下降.也是不利的。 ②鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低。因此.一般通過加入合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
折疊編輯本段常用
錘鍛模用鋼
一般說來，錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受沖擊負荷作用.故對鋼的力學性能要求較高，特別是對塑變抗力及韌性要求較高;二是錘鍛模的截面尺寸較大(<400mm)故對鋼的淬透性要求較高，以保證整個模具組織和性能均勻。 常用錘鍛模用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料。對特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。
熱擠壓模用鋼
熱擠壓模的工作特點是加載速度較慢，因此，模腔受熱溫度較高，通常可達500一800℃。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩(wěn)定性)和高的耐熱疲勞性能為主。對ak及淬透性的要求可適當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小，常小于 70~90 mm。 常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼.其化學成分如表4.16所示。 其中4CrW2Si.既可做冷作模具鋼，又可做熱作模具鋼.由于用途不同，可采用不同熱處理方法。作冷模時采用較低的淬火溫度(870-900℃)及低溫或中溫回火處理;作熱模時則采用較高的淬火溫度(一般為950一1000℃)及高溫回火處理。
壓鑄模用鋼
從總體上看，壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近，即以要求高的回火穩(wěn)定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠模用鋼相同.如常采用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模.可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對Al和Mg合金壓鑄模，可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對Cu合金壓鑄模.多采用3Cr2W8V鋼。 隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用，多采用高熔點的鋁合金和鎳合金.或者對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI三元共滲，用以制造黑色金屬壓鑄模。國內(nèi)外還正在試驗采用高強度的銅合金作黑色金屬的壓鑄模材料。
折疊編輯本段用鋼分析
⒈大截面熱鍛模具鋼
為彌補5CrMnMo和5CrNiMo在較大截面和較高溫度時熱穩(wěn)定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷，內(nèi)開發(fā)了45Cr2NiMoVSi(簡稱45Cr2)、5Cr2NiMoVSi(簡稱5Cr2)、3Cr2MoWVNi、3Cr2MoVNi(代號B2)等大截面熱鍛模具鋼。與5CrNiMo相比，45Cr2和5Cr2中既含有較高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲線上的高溫轉變區(qū)上移，低溫轉變區(qū)顯著右移，提高了鋼的淬透性。截面尺寸在500*500mm以下的模具經(jīng)970-990℃淬火，650~680℃回火后，硬度可達HRC36-44。45Cr2和5Cr2還具有二次硬化能力，它們的高溫強度較5CrNiMo鋼高50%，熱穩(wěn)定性高出100~150℃，沖擊韌性則相當。另外，鋼的熱磨損性、熱疲勞性及抗熱裂紋擴展的能力也強于5CrNiMo。這二種鋼用于12000t以下機械壓力機模具及16t以下模鍛模具，模具的使用壽命是5CrNiMo鋼制造的同種模具壽命的數(shù)倍。
⒉中小熱鍛模具鋼
中小熱鍛模具的表面溫度可達600℃以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高溫性能顯然不能滿足要求。3Cr2WSV鋼的高溫強度較高，但韌性及熱疲勞性能較差。為此，國內(nèi)較早開發(fā)了2Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB(代號ER8)等3%Cr-3%Mo和3%Cr-2%Mo型的中碳鉻系高強度熱作模具鋼，其中3Cr3Mo3VNb是根據(jù)形成合金碳化物所需的碳量對2Cr3Mo3VNb做進一步成份調(diào)整而來的。這二種鋼中加人了3%左右的Mo，既能提高鋼的淬透性和防止出現(xiàn)回火脆性，又能提高鋼的熱穩(wěn)定性。加人V和Nb則可起到細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性作用。因此，鋼的淬透性高，淬火加熱溫度范圍寬，過熱敏感性低，具有高溫強度高、熱穩(wěn)定性好、塑性韌性好、冷熱疲勞性能好、熱磨損性能好等優(yōu)點，用于制造不銹鋼(2Crl3)等熱鍛模，軸承凹模和輥鍛模，都取得了良好的使用效果。
除以上30Cr-30Mo型熱作模具鋼外，國內(nèi)先后開發(fā)的5%Cr系中碳中合金熱作模具鋼已較大量用于熱鍛模具，適用于制造工作溫度在600℃以下，對韌性和塑性要求較高的模具。另外，該鋼還可作塑料模具鋼使用。4Cr5MoV1Si鋼的優(yōu)良性能已在國內(nèi)得到了廣泛認可，應用量已較大。許多大學、研究院所和鋼廠不惜花重金對該鋼做研究和生產(chǎn)質(zhì)量改進工作，并就此打出了自己的優(yōu)質(zhì)品牌。
⒊壓鑄模具鋼
在有色金屬壓鑄中，3Cr2W8V曾是應用廣泛的模具鋼，5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2Mo等中碳低合金鋼也作為鋁鋅合金壓鑄模具鋼使用。3Cr2W8V的冷熱疲勞性能較差，模具的使用壽命不高。國內(nèi)為此先后開發(fā)了幾個新型模具鋼，如4Cr3Mo2MnVNbB(代號Y4)和4Cr5Mo2MnVSi(代號Y10)等。
4Cr5Mo2MnVSi(代號Y10)，是針對鋁合金壓鑄模具而研制的，與3Cr2W8V鋼相比，該鋼具有抗冷熱疲勞性能好、熱處理變形小、抗鋁溶損性能好等優(yōu)點，模具的使用壽命普遍比3Cr2W8V鋼制造的模具的使用壽命提高一倍以上。該鋼還可用于制造工作溫度在600℃以下的中小熱鍛等模具。
⒋銅、鋁型材熱擠壓模具鋼
銅合金熱擠壓模的穿孔針、底模等長時與高溫銅坯接觸，模具的使用工況較苛刻。用3Cr2W8V或4Cr5MoV1Si鋼制作此類模具，模具的使用壽命一直較低。國內(nèi)曾試圖采用奧氏體熱作模具鋼來解決此類模具壽命低的問題，但因鋼的冷熱疲勞性能較差而仍未得到圓滿解決。在此背景下，國內(nèi)有關大學、研究院所和鋼廠先后推出了可以提高此類模具使用壽命的鋼種。在相同硬度(HRC43)下，其斷裂韌性比3Cr2W8V鋼高30%。用HD鋼制造的銅合金管材擠壓底模和穿孔針的使用壽命較3Cr2W8V鋼提高一倍左右，并在軸承環(huán)熱擠沖頭和凹模、汽門擠壓底模上也有成功應用的例子。用Y4鋼制造銅合金擠壓模底模和穿孔針頂頭，模具的使用壽命也比3Cr2W8V鋼制造的模具穩(wěn)定地提高一倍以上。
5.高溫玻璃模具鋼
玻璃制品模具要求模具材料具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能和冷熱疲勞性能，良好的耐芒硝腐蝕性能，足夠高的強度，良好的拋光性能，并要易于脫模。此類模具常用鑄鐵、合金鑄鐵或3Crl3不銹鋼制造，鋼的性能遠滿足不了實際需要。為此，國內(nèi)開發(fā)了代號為GY的高溫玻璃模具鋼。該鋼是Si-Cr-Mo系預硬鋼，具有良好的冷熱疲勞性能，優(yōu)異的抗氧化性能，優(yōu)良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度。該鋼在預硬后(HRC35左右)加工，加工性能良好，尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質(zhì)量要求高的玻璃制品模具。
折疊編輯本段補焊焊絲
▲GMT-SKD11 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 56~58 焊補冷作鋼、五金沖壓模、切模、刀具、成型模、工件硬面制作具高硬度、耐磨性及高韌性之氬焊條，焊補前先加溫預熱，否則易產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。
▲GMT-63度刀口刃口焊絲> 0.5 ~ 3.2mm HRC 63~55，主要應用于焊拉刀模，熱作高硬度具模，熱鍛總模，熱沖模，螺絲模，耐磨耗硬面，高速鋼，刀口修復。
▲GMT-SKD61 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 40~43 焊補鋅、鋁壓鑄模、具良好之耐熱性與耐龜裂性、熱氣沖模、鋁銅熱鍛模、鋁銅壓鑄模、具良好耐熱、耐磨、耐龜裂性。一般熱壓鑄模常有龜甲裂紋狀，大部 份是由熱應力所引起,亦有因表面氧化或壓鑄原料之腐蝕所引起，熱處理調(diào)至適當硬度改善其壽命，硬度太低或太高均不適用。
▲GMT-hs221錫黃銅焊絲。性能特點:HS221焊絲含少量錫、硅的特殊黃銅焊絲，用于黃銅的氣焊及碳弧焊，也廣泛用于釬焊銅、鋼、銅鎳合金等。銅及銅合金焊絲適用的焊接方法有氬弧焊、氧-乙炔焊及碳弧焊。
▲GMT-hs211力學性能好。銅合金氬弧焊及鋼的MIG釬焊用。
▲GMT-hs201，HS212，HS213，HS214，HS215，HS222，HS225銅焊絲。
▲GMT- 1100、1050、1070、1080純鋁焊絲。性能特點:用于MIG和TIG焊接的純鋁焊絲。此種焊絲在陽極處理后具有很好的顏色配比性。適用于電力應用，抗蝕性很好，導通性優(yōu)良。用途:船舶 運動器材 電力
折疊編輯本段半鎳
▲GMT-半鎳，純鎳焊絲焊條
▲GMT- 4043、4047鋁硅焊絲。性能特點:用于焊接6***系列母材。對熱裂紋的較弱敏感,被用于焊接鍛造和鑄造材料。用途:船舶、機車、化工、食品、運動器材、模具、家具、容器、集裝箱等。
▲GMT- 5356、5183、5554、5556、5A06鋁鎂焊絲。性能特點:此種焊絲為焊接5***系列合金以及填充合金化學成分與母材接近的焊接而專門設計的。它在陽極處理后具有良好的抗蝕性和顏色配備性。用途:應用于自行車、鋁滑板車等運動器材，機車車廂、 化工壓力容器、兵工生產(chǎn)、造船、航空等。
▲GMT-70N > 0.1 ~ 4.0mm焊絲特性與用途:高硬度鋼之接合，鋅鋁壓鑄模龜裂、焊合重建、生鐵/鑄鐵焊補。可直接堆焊各種鑄鐵/生鐵材料，也可做為模具龜裂之焊合，使用鑄鐵焊接時，盡量將電流放低，用短距離的電弧焊接，鋼材進行部份之預熱，焊接后之加熱以及慢慢冷卻。
▲GMT-60E> 0.5 ~ 4.0mm特性與用途:專用焊高拉力鋼之接合，硬面制作之打底，龜裂之焊合。 高強度焊絲，含鎳鉻合金成份高，專業(yè)用于防破裂底層焊接、填充打底用，拉力強，并可修補鋼材焊后龜裂現(xiàn)象。抗拉強度: 760 N/mm² 廷伸率: 26%
▲GMT-8407-H13 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 43~46 制鋅、鋁、錫等有色合金及銅合金之壓鑄模，可用作熱鍛或沖壓模。具高韌性、耐磨性及防熱熔蝕性佳，抗高溫軟化，防高溫疲勞性良好，可焊補熱作沖頭、 絞刀、軋刀、切槽刀、剪刀...等做熱處理時，需防止脫碳，熱工具鋼焊后所產(chǎn)生之硬度太高亦發(fā)生破裂。
折疊編輯本段防爆裂焊絲
▲GMT-防爆裂打底焊絲 > 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高硬度鋼之接合，硬面制作之打底，龜裂之焊合。高強度焊支，含鎳鉻合金成份高，用于防破裂底層焊接、填充打底，拉力強，并可修補鋼材之龜裂焊合重建。
▲GMT-718 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 28~30 大型家電、玩具、通信、電子、運動器材等塑料產(chǎn)品模具鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模，切削性、蝕花性良好，研磨后表面光澤性優(yōu)良，使用壽命長。 預熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃，作多層焊補時，采用后退法焊補，較不易產(chǎn)生融合不良及等缺陷。
▲GMT-738 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 32~35 半透明及需有表面光澤之塑料產(chǎn)品模具鋼，大型模具，產(chǎn)品形狀復雜及精度高之塑料模用鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模、蝕花性良好，具備優(yōu)良加工性 能，易切削拋光和電蝕，韌性及耐磨性佳。預熱250~300℃后熱溫度400~500℃，作多層焊補時，采用后退法焊補，較不易產(chǎn)生融合不良及等缺陷。
▲GMT-P20Ni > 0.5 ~ 3.2mm HRC 30~34 塑料射出模、耐熱模(鑄銅模)。以焊接裂開敏感性低的合金成份設計，含鎳約1%，適合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料,具良好之拋光性，焊后無氣孔、 裂紋，打磨后有良好之光潔度，經(jīng)真空脫氣，鍛造后，預硬至HRC 33度，斷面硬度分布均一，模具壽命達300,000以上。預熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃，多層焊補時，采用后退法焊補，較不易產(chǎn) 生融合不良及等缺陷。
▲GMT-NAK80 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 38~42 塑料射出模、鏡面鋼。高硬度，鏡面效果特佳，放電加工性良好，焊接性能極好，研磨后，光滑如鏡，為世界最進步，最優(yōu)秀塑模鋼，加入易削元素，切削加 工容易，具高強韌性及耐磨不變形特性，適合各種透明塑料產(chǎn)品之模具鋼。預熱溫度300~400℃后熱溫度450~550℃，作多層焊補時，采用后退法焊補，較不易產(chǎn)生融合不良及等缺陷。
▲GMT-S136 > 0.5 ~ 1.6mm HB~400 塑料射出模，抗腐蝕、滲透性良好。高純度、高鏡面度，拋光性良好，抗銹防酸能力極佳，熱處理變型少，適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料，耐腐蝕及容易加 工之模件及夾具，超鏡面耐蝕精密模具，如橡膠模具、照相機部件、透鏡、表殼等。
折疊編輯本段皇牌鋼
▲GMT- 皇牌鋼> 0.5 ~ 2.4mm HB~200 鐵模、鞋模、軟鋼焊接、易雕刻蝕花, S45C 、S55C 鋼材等修補。質(zhì)地細密、軟、易加工、不會有氣孔產(chǎn)生，預熱溫度200~250℃ 后熱溫度350~450℃。
▲GMT-BeCu (鈹銅) > 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高導熱的銅合金模具材料，主加元素為鈹，其適用于塑料注塑成型模具的內(nèi)鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統(tǒng)、導熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。 鎢銅材料則應用在電阻焊、電火花、電子封裝以及精密機械設備等。
▲GMT-CU(氬焊銅) > 0.5 ~ 2.4mm HB~200 此焊支用途廣泛，可焊補電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵、一般銅件之焊補。機械性能良好，可用于銅合金之焊接修補，也可用于焊接鋼和生鐵、鐵的接合。
▲GMT-油鋼焊絲 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 52~57 沖裁模、量規(guī)、拉模、穿孔沖頭、可廣泛使用在五金冷沖壓，手飾壓花模等，通用特殊工具鋼、耐磨、油冷。
▲GMT-Cr鋼焊絲 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 55~57 沖裁模、冷作成型模、冷拉模、沖頭、高硬度、高軔性、線切割性良好。焊補前先加溫預熱，焊補后請做后熱動作。
▲GMT-MA-1G > 1.6~2.4mm，超鏡面焊絲，主要應用于軍工產(chǎn)品或要求極高的產(chǎn)品。硬度HRC 48~50 馬氏體時效鋼系,鋁壓鑄模,低壓鑄造模,鍛造模,沖裁模,注塑模的堆焊。特殊硬化高韌度合金,非常適用于鋁重力壓鑄模、澆 口、延長使用壽命的2~3倍,可制作非常精密之模具、超鏡面(澆口補焊,使用不易熱疲勞裂痕)。
▲GMT-高速鋼焊絲(SKH9) > 1.2~1.6mm HRC 61~63 高速鋼,耐用性為普通高速鋼的1.5~3倍，適用于制造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強度鋼等難加工材料的刀具、焊補拉刀、熱作高硬度工具、模具、 熱鍛總模、熱沖模、螺絲模、耐磨耗硬面、高速度鋼、沖具、刀具、電子零件、螺紋滾模、牙板、鉆滾輪、滾字模、壓縮機葉片及各種模具機械零件等 ...。經(jīng)過歐洲工業(yè)水準嚴格品質(zhì)管制,高含碳量,成份優(yōu) 良材料內(nèi)部組織均勻,硬度穩(wěn)定,而且耐磨性、韌性、耐高溫等 ...。特性皆比一般同等級之材料為佳。
▲GMT-氮化零件焊補焊絲> 0.8 ~ 2.4mm HB~300 適用于氮化后模具，零件表面修補。
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