東锜模具鋼為你解說冷作模具鋼和熱作模具鋼的區(qū)別
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冷作模具鋼是指使金屬在冷態(tài)下變形或成形所使用的模具鋼。***常用的專用冷作模具鋼是Crl2型鋼,其含碳量為1.45%~2.30%,含鉻量為11%~13%。熱作模具鋼是指適宜于制作對(duì)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,接下來東锜模具鋼給大家講解一下冷作模具鋼和熱作模具鋼的區(qū)別。
一、冷作模具鋼
冷作模具鋼包括制造沖裁用的模具(落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀)、冷鐓模和冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等。
1.冷作模具鋼的工作條件及性能要求
冷作模具鋼在工作時(shí).由于被加工材料的變形抗力比較大,模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此,冷作模具的正常報(bào)廢原因一般是磨損.也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失效的。
冷作模具鋼與刃具鋼相比.有許多共同點(diǎn)。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強(qiáng)度和足夠的韌性,以保證沖壓過程的順利進(jìn)行、其不同之處在于模具形狀及加工工藝復(fù)雜.而且摩擦面積大,磨損可能性大,所以修磨起來困難。因此要求具有更高的耐磨性。模具工作時(shí)承受沖壓力大,又由于形狀復(fù)雜易于產(chǎn)生應(yīng)力集中,所以要求具有較高的韌性;模具尺寸大、形狀復(fù)雜.所以要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性。總之,冷作模具鋼在淬透性、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具鋼高一些.而在紅硬性方面卻要求較低或基本上沒要求(因?yàn)槭抢鋺B(tài)成形),所以也相應(yīng)形成了一些適于做冷作模具用的鋼種,例如發(fā)展了高耐磨、微變形冷作模具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等。
2、鋼種選擇
通常按冷作模具的使用條件,可以將鋼種選擇分為以下四種情況:
(1)尺寸小、形狀簡單、輕負(fù)荷的冷作模具。例如小沖頭,剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼制造。這類鋼的優(yōu)點(diǎn)是;可加工性好、價(jià)格便宜、來源容易。但其缺點(diǎn)是:淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此,只適于制造一些尺寸小、形狀簡單、輕負(fù)荷的工具以及要求硬化層不深并保持高韌性的冷作模等。
(2)尺寸大、形狀復(fù)雜、輕負(fù)荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達(dá)40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國近年來發(fā)展的一種不含Cr的冷作模具用鋼.可代替或部分代替含Cr的鋼。
9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小,而淬透性比碳素工具鋼大.其價(jià)格只比后者高約30%,因此是一個(gè)值得推廣使用的鋼種。但9Mn2V鋼也存在一些缺點(diǎn)如沖擊韌性不高,在生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn)有碎裂現(xiàn)象.另外回火穩(wěn)定性較差,回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時(shí)抗彎強(qiáng)度及韌性開始出現(xiàn)低值。
9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質(zhì)中淬火。對(duì)于一些變形要求嚴(yán)格而硬度要求又不很高的模具,可采用奧氏體等溫淬火。
(3)尺寸大、形狀復(fù)雜重負(fù)荷的冷作模具。須采用中合金或高合金鋼.如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等,另外也有選用高速鋼的。
近年來用高速鋼做冷作模具的傾向已日趨增大、但應(yīng)指出,此時(shí)已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處.而用它的高淬透性和高耐磨性。為此.在熱處理工藝上也應(yīng)有所區(qū)別。
選用高速鋼做冷模具時(shí)應(yīng)采用低溫淬火,以提高韌性。例如W18Cr4V鋼做刃具時(shí)常用的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時(shí),則應(yīng)采用1190℃的低溫淬火。又如W6Mo5Cr4V2鋼.采用低溫淬火后可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。
〔4)受沖擊負(fù)荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述.前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主,為此均采用高碳過共析鋼乃至萊氏體鋼。而對(duì)有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等,其對(duì)口單薄,使用時(shí)又受沖擊負(fù)荷作用則應(yīng)以要求高的沖擊韌性為主。為了解決這一矛盾.可采取以下措施.①降低合碳量.采用亞共析鋼,以避免由于一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降;②加入Si、Cr等合金元素.以提高鋼的回火穩(wěn)定性和回火溫度(240一270℃回火)這樣有利于充分消除淬火應(yīng)力使性能提高而又不致降低硬度;②加入W等形成難熔碳化物的元素以細(xì)化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。
3、充分發(fā)揮冷作模具鋼性能潛力的途徑
在用Cr12型鋼或高速鋼做冷作模具時(shí),一個(gè)很突出的問題是鋼的脆性大.使用中易開裂
Cr4W2MoV鋼具有高硬度、高耐磨性和淬透性好等優(yōu)點(diǎn).并具有較好的回火穩(wěn)定性及綜合力學(xué)性能.用于制造硅鋼片沖模等.可使壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上。但此鋼鍛造溫區(qū)范圍較窄,鍛造易開裂.應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度和操作規(guī)范。
Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬火變形小、淬透性高.有空淬微變形模具鋼之稱。
7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼.其特點(diǎn)是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善。
二、熱作模具鋼
1、熱作模具的工作條件
熱作模具包括錘鍛模、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(diǎn)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(huì)帶來以下兩方面的問題:
(1)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時(shí).其模腔表面溫度可達(dá)300~400℃以上熱擠壓模可達(dá)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(guān)。如壓鑄黑色金屬時(shí)模腔溫度可達(dá)1000℃以上。這樣高的使用溫度會(huì)使模腔表面硬度和強(qiáng)度顯著降低,在使用中易發(fā)生折疊。為此對(duì)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(qiáng)度、高的熱塑變抗力,實(shí)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**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(diǎn)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(fù)受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮,即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力作用.其結(jié)果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂,稱為熱疲勞現(xiàn)象,由此,對(duì)熱模具鋼提出了第二個(gè)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(dǎo)熱性。鋼的導(dǎo)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(rèn)為鋼的導(dǎo)熱性與含碳量有關(guān),含碳量高時(shí)導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致鋼的硬度和強(qiáng)度下降.也是不利的。
②鋼的臨界點(diǎn)影響。通常鋼的臨界點(diǎn)(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(diǎn)。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
2、常用熱作模具用鋼
(1)錘鍛模用鋼。一般說來,錘鍛模用鋼有兩個(gè)問題比較突出,一是工作時(shí)受沖擊負(fù)荷作用.故對(duì)鋼的力學(xué)性能要求較高,特別是對(duì)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(duì)鋼的淬透性要求較高,以保證整個(gè)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(yīng)選用不同的材料。對(duì)特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對(duì)中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMo鋼。
(2)熱擠壓模用鋼,熱擠壓模的工作特點(diǎn)是加載速度較慢,因此,模腔受熱溫度較高,通??蛇_(dá)500一800℃。對(duì)這類鋼的使用性能要求應(yīng)以高的高溫強(qiáng)度(即高的回火穩(wěn)定性)和高的耐熱疲勞性能為主。對(duì)ak及淬透性的要求可適當(dāng)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(shí)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(shí)則采用較高的淬火溫度(一般為950一1000℃)及高溫回火處理。
(3)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(duì)熔點(diǎn)較低Zn合金壓鑄模.可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對(duì)Al和Mg合金壓鑄模,可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV等對(duì)Cu合金壓鑄模多采用3Cr2W8V鋼。
以上就是東锜模具鋼給大家講解的冷作模具鋼和熱作模具鋼的區(qū)別。相信大家看完本篇文章就會(huì)對(duì)冷作模具鋼和熱作模具鋼有更多的了解,這樣也方便大家日后的選購,希望對(duì)大家有所幫助,對(duì)模具鋼感興趣的朋友可以閱讀更多關(guān)于模具鋼的資訊《Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1三種模具鋼的不同之處》。
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