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对常见的几种合金工具钢的特性分析描述

发布时间:2024-07-27    浏览次数:

  

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  模具钢生产出厂状态、相关参数和注意事项

  

  合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高,按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量的钢(碳质量分数大于0.80%)多用于制造刃具、量具和冷作模具,这类钢淬火后的硬度在HRC60以上,且具有足够的耐磨性;碳含量中等的钢(碳质量分数0.35%~0.70%)多用于制造热作模具,这类钢淬火后硬度稍低,为HRC50~55,但韧性良好。

  

  (一)刃具用钢

  

  刃具在工作条件下产生强烈的磨损并发热,还有震动和面进一定的冲击负荷。刃具用钢应具有高的硬度、耐磨性、红硬性和良好的韧性。为了保证其具有高的硬度,满足形成合金碳化物的需要,钢中碳质量分数一般在0.80%~1.45%。铬是这类钢的主要合金元素,质量分数一般在0.50%~1.70%,有的钢含有钨,以提高切削金属的性能。这类工具钢因含有合金元素,因此淬透性比碳素工具钢好,热处理产生的变形小,具有高的硬度和耐磨性。常用的钢类有铬钢、硅铬钢和铬钨锰钢等。

  

  (二)模具用钢

  

  模具大致可分为冷作模具、热作模具和塑料模具3类,用于锻造、冲压、切料、压型、压铸等。由于各种模具用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢的性能要求不同。

  

  冷作模具包括冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝板、滚丝板、冷墩模和冷挤压模等。冷作模具用钢,按其所制造模具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性,足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。用于这类用途的合金工具钢一般属于高碳合金钢,碳质量分数在0.80%以上,铬是这类钢的重要合金元素,其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小的模具用钢,高铬质量分数可达13%,并且为了形成大量碳化物,钢中碳质量分数也很高,高可达2.0%~2.3%。冷作模具钢的碳含量较高,其组织大部分属于过共析钢或莱氏体钢。常用的钢类有高碳低合金钢、高碳高铬钢、铬钼钢、中碳铬钨钼钢等。

  

  热作模具分为锤模、模锻、挤压和压铸几种主要类型,包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具用于使热态金属或液态金属获得所需要的形状,制成所需要的产品。这种模具在工作中除要承受具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢,还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹,以及经受液态金属流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢,碳质量分数在0.30%~0.60%,属于亚共析钢,也有一部分钢由于加入较多的合金元素(如钨、钼、钒等)而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。

  

  塑料模具包括热塑性塑料模具和热固定性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外,还要求具有良好的工艺性能,如热处理变形小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、焊补性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件下尺寸和形状稳定等。一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固定成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。

  

  (三)量具用钢

  

  量具应具有良好的尺寸稳定性、高耐磨性、高硬度和一定的韧性。因此,量具用钢应具有硬度高、组织稳定、耐磨性好,以及良好的研磨和加工性能、热处理变形小、膨胀系数小和耐蚀性好。这类钢一般属于过共析钢,加入的合金元素有铬、锰、钨、钼等。常用的钢类有铬钢、铬钨锰钢、锰钒钢等。

  

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