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熱作模具鋼的性能，什么質(zhì)量的模具鋼，符合高質(zhì)量模具鋼的標(biāo)準(zhǔn)呢？
熱作模具鋼的性能，什么質(zhì)量的模具鋼，符合高質(zhì)量模具鋼的標(biāo)準(zhǔn)呢？
從基本意義上講，鋼中的非金屬夾雜物被認(rèn)為是一定尺寸的裂紋，這破壞了金屬的連續(xù)性并導(dǎo)致應(yīng)力集中。 在外應(yīng)力的作用下，裂紋擴(kuò)展容易發(fā)展和擴(kuò)展，導(dǎo)致性能降低。塑性?shī)A雜物的存在，以及鍛造和軋制過程的擴(kuò)展和變形，都會(huì)引起鋼的各向異性。
同時(shí)，在拋光過程中夾雜物的剝離改善了模具的表面粗糙度。因此，模具大師微信：對(duì)于大型重要模具，提高鋼的純度非常重要。
松度是鋼的松緊度的體現(xiàn)。
大部分疏松發(fā)生在鋼錠的上部和中部，這是由于雜質(zhì)和氣體的濃度引起的。由于存在疏松缺陷，鋼的強(qiáng)度和韌性降低，并且加工后的表面粗糙度也受到嚴(yán)重影響。 一般模具鋼的效果不是特別大，但是對(duì)冷軋輥，大型組件，沖頭和塑料成型模具零件有較嚴(yán)格的要求。
例如，鍛模和深腔沖頭要求的松動(dòng)度不超過1級(jí)或2級(jí)，表盤或透明零件所用的塑料模具用鋼等。要求松散度不超過1級(jí)。
模具的這兩個(gè)特性的要求根據(jù)不同的工作條件而有所不同。 對(duì)于要求在整個(gè)截面上具有較高硬度均勻性的模具，例如錘鍛用鋼，具有較高的淬透性更為重要。只有具有高硬度的小型模具（例如沖裁模具鋼）才更加注重高淬透性。
鋼中任何未封閉的空隙都會(huì)影響其拋光性能，因此有必要對(duì)熱軋等冶金缺陷進(jìn)行壓入配合，并在熱加工中保持結(jié)構(gòu)緊湊，這可以通過現(xiàn)代成型加工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，反復(fù)up粗技術(shù)，旋轉(zhuǎn)鍛造技術(shù)，高溫等靜壓等。 可以改善原始鑄造結(jié)構(gòu)和枝晶中的空隙。電渣重熔和真空電弧重熔精煉工藝也非常有利于鋼的均勻性。
應(yīng)避免由熱處理或表面硬化引起的缺陷，以免引起硬度不均的脫碳。模具大師微信：這些措施與合理的成分設(shè)計(jì)和控制相結(jié)合，可以生產(chǎn)出具有出色鏡面可加工性的鋼材。
硬度
硫和磷在鋼的固化過程中形成磷化物和硫化物，并在晶界處沉淀，這導(dǎo)致晶間脆性并降低鋼的可塑性。 S和P含量過多會(huì)導(dǎo)致軋制過程中鋼錠開裂。，并且會(huì)大大降低鋼的機(jī)械性能。
日本的松田由紀(jì)等。 研究了S和P含量對(duì)含W（Cr）的5％熱作模具鋼（H13）的韌性和熱疲勞性能的影響。 結(jié)果表明，如果將W（S，P）的含量從0更改為。025％和0。010％下降至W（P）0。005％和W（S）0。如果為001％，則熱疲勞裂紋的長(zhǎng)度和數(shù)量將減少一半。日立金屬公司已將SKD61鋼中的W（P）含量從0增加。03％降至0。在001％時(shí)，鋼45HRC的沖擊韌性可以從3 2J / cm2增加到12 5J / cm2。另外，降低鋼中的S和P含量也可以有效地改善鋼的各向同性。
淬透性和淬透性
在模具零件的熱處理過程中，要求變形很小，在所有方向上的變化都必須相似，并且結(jié)構(gòu)必須穩(wěn)定。
淬火變形小，除淬火溫度時(shí)間和冷卻介質(zhì)等因素外，它主要取決于鋼的均勻組成，冶金質(zhì)量和組織穩(wěn)定性。
因此，良好的抗粘連性能也很重要。
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脫碳敏感性
在鍛造，退火或淬火過程中在無(wú)保護(hù)的氣氛中加熱模具鋼時(shí)，表面上會(huì)發(fā)生諸如氧化和脫碳的缺陷，這將降低模具的耐用性。
強(qiáng)度和韌性
偏析是鋼成分和微觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的表現(xiàn)，這是在檢測(cè)低功率模具鋼微觀結(jié)構(gòu)時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的缺陷。它是在鋼錠凝固過程中形成的，與鋼的化學(xué)成分和澆注溫度有關(guān)。一般分為樹狀偏析，方形偏析，點(diǎn)偏析等。
由于存在樹枝狀偏析，負(fù)方向的力學(xué)性能明顯不同。正方形偏析是由晶錠結(jié)晶時(shí)在柱狀晶體的端部與晶錠核之間的等軸晶間的間隔內(nèi)大量的雜質(zhì)和細(xì)孔的堆積引起的。嚴(yán)重的偏析嚴(yán)重影響鋼的質(zhì)量，特別是切削加工量大的零件或承受心臟應(yīng)力的模具零件。
除了模具鋼機(jī)械性能的各向同性外，偏析對(duì)模具的拋光性能也有一定影響。因此，相關(guān)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的規(guī)定。
鋼的切削性主要包括切削切削性和冷熱塑性變形。 它取決于鋼的化學(xué)成分，熱處理后的結(jié)構(gòu)以及冶金生產(chǎn)的內(nèi)部質(zhì)量。 近年來(lái)，為了提高鋼的機(jī)械加工性，在某些鋼中添加易切削元素或改變鋼中夾雜物的分布可以改善模具鋼的表面質(zhì)量并減少模具磨損。在熱加工中，對(duì)于某些高碳和高合金模具鋼來(lái)說(shuō)，改善碳化物的形態(tài)和分布，晶粒尺寸和奧氏體合金化程度非常重要。
此外，還應(yīng)考慮使用的模具鋼應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性，耐腐蝕性，抗氧化性，導(dǎo)磁率等。 根據(jù)模具的工作條件和環(huán)境的差異而定。
碳化物是大多數(shù)模具鋼的重要組成部分。 除了可溶于奧氏體的碳化物外，還有一些不溶于奧氏體的殘留碳化物。碳化物的尺寸，形態(tài)和分布對(duì)模具鋼的使用壽命非常重要。碳化物的大小熱作模具鋼的性能，形狀和分布與鋼的冶煉方法，鋼錠的凝固條件以及熱加工變形條件有關(guān)。過共析鋼碳化物可能在晶界處形成風(fēng)狀碳化物，或者在加工變形過程中碳化物可能會(huì)拉伸以形成帶狀碳化物，或兩者兼而有之。 對(duì)于貝氏體模具鋼，存在一次碳化物。和二次碳化物一樣，在熱變形過程中，網(wǎng)絡(luò)中的大多數(shù)共晶碳化物會(huì)被破壞，碳化物首先在變形方向上延伸，形成帶狀，隨著變形程度的增加，碳化物變得均勻 很好。碳化物的不均勻性對(duì)鋼的淬火變形，開裂和機(jī)械性能影響更大。
在零件成型過程中，材料與模具型腔表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致型腔表面的磨損，從而導(dǎo)致模具的尺寸精度，形狀和表面粗糙度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致失效。磨損是一個(gè)復(fù)雜的過程，具有許多影響因素。 除了作用在模具上的外部條件外，還很大程度上取決于所用鋼的化學(xué)成分，結(jié)構(gòu)狀態(tài)和機(jī)械性能的不均勻性。
工藝性能方面對(duì)模具鋼的要求
模具鋼通常是包含多種元素的合金鋼。 當(dāng)鋼從鑄錠模具中的液體中凝固時(shí)，由于選擇性結(jié)晶，鋼水中的各種元素在凝固組織中分布不均勻并形成偏析。 這種化學(xué)成分的偏析會(huì)引起結(jié)構(gòu)和性能的差異，這是影響鋼材質(zhì)量的重要因素之一。減少鋼的偏析可以有效地提高鋼的性能。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多冶金廠一直在研究和生產(chǎn)成分均勻，組織精細(xì)的鋼。
在成型過程中，模具承受著巨大的沖擊，變形和其他載荷，特別是現(xiàn)代高速?zèng)_壓，高速精密鍛造和液體成型技術(shù)的發(fā)展以及一次性成型技術(shù)的發(fā)展。并且韌性不足，導(dǎo)致型腔邊緣或局部塌陷，碎裂或斷裂以及早期失效，因此模具在熱處理后應(yīng)具有更高的硬度和韌性。
耐磨性
硬質(zhì)合金不均勻
有害元素含量
白點(diǎn)
另外，應(yīng)根據(jù)模具的使用條件考慮模具的鏡面拋光，研磨和電化學(xué)性能。熱作模具鋼的性能
熱處理變形性
H13模具鋼，2344模具鋼，2367模具鋼，2379模具鋼，SKD61模具鋼，Cr12MoV模具鋼
白點(diǎn)的存在對(duì)鋼的性能有非常不利的影響。 這種效果主要體現(xiàn)在鋼的機(jī)械性能降低，熱處理過程中鍛件的淬火和開裂，或者在使用過程中發(fā)生更嚴(yán)重的損壞事故，因此在任何情況下，都不能使用帶有白點(diǎn)的鍛件。。不同的鋼對(duì)白斑的敏感性不同。 通常，易于產(chǎn)生白點(diǎn)的鋼是鉻鋼，鉻鉬鋼，錳鋼，錳鉬鋼，鉻鎳鉬鋼和鉻鎢鋼。包括W（C）大于0。馬氏體鉻鎳鋼和鉻鎳鉬鋼的白點(diǎn)更敏感，其含量為30％，W（Cr）大于1％，W（Ni）土5％。
形成白色斑點(diǎn)的原因是鋼中氫的溶解，沉淀和積累，以及在鋼的縱向截面上形成的銀色亮白色粗晶圓形或橢圓形斑點(diǎn)。
它易于在鍛件和鋼坯內(nèi)部開裂。
模具鋼（例如5CrNiMo和5CrMnMo）更容易出現(xiàn)白點(diǎn)。 如果添加碳化物元素Cr，Mo和V，則可以降低白點(diǎn)的靈敏度。在生產(chǎn)這種鋼時(shí)，必須注意鍛件的脫氣和強(qiáng)化，鍛件后的緩慢冷卻或脫氫退火。
除了具有良好的可加工性之外，還需要具有良好的電可加工性和壓紋成型性。
模具鋼通常不指定鋼中允許的氣體含量。隨著氧含量的增加，氧化物的顆粒和數(shù)量增加，鋼的疲勞性能降低，并且也容易發(fā)生熱裂紋。
有人測(cè)試了4Cr5MoSiV1鋼，氧含量更好不超過5 * 10-5。 其中日本三洋特殊鋼公司規(guī)定，高純鋼的氧含量不大于0 * 10-5。因此，近年來(lái)，為了提高模具的制造質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外的模具鋼正朝著低氧含量的方向發(fā)展熱作模具鋼的性能。
隔離
鋼中的非金屬夾雜物
盡管鋼中非金屬夾雜物的體積很小，但不僅優(yōu)質(zhì)鋼的化學(xué)成分應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且鋼中非金屬夾雜物的含量應(yīng)盡可能小， 但是對(duì)性能的影響卻很大。
減少鋼中的非金屬夾雜物是煉鋼的主要任務(wù)之一。鋼中的非金屬夾雜物通常是指由鐵和其他合金元素與氧，硫，氮等相互作用形成的化合物。如FeO，MnO，Al2O，SiO FeS，MnS，AlN，VN等。煉鋼和澆鑄過程中引入的耐火材料也主要由Si，Al，F(xiàn)e，Cr，Ca，Mg等氧化物組成。鋼中非金屬夾雜物的來(lái)源可分為內(nèi)部夾雜物和異物夾雜物。 鮮縣的夾雜物是鋼在液態(tài)和凝固過程中形成的化合物。
高冶金質(zhì)量可以充分利用鋼的基本特性。 模具鋼的內(nèi)部冶金質(zhì)量與其基本性能具有相同的意義。 在研究性能時(shí)，必須研究影響冶金質(zhì)量的因素。通常，模具鋼的內(nèi)部和外部質(zhì)量問題通常在以下方面遇到：
除熱處理工藝和設(shè)備外，就材料本身而言，脫碳主要取決于鋼的化學(xué)成分，尤其是碳含量。 當(dāng)它包含較高的元素（如硅和鉬）時(shí)，脫碳會(huì)加劇。
工作期間模具的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜。 例如，熱加工模具通常在交換的溫度場(chǎng)下承受交變應(yīng)力。 因此，它應(yīng)具有良好的抗軟化或塑性變形能力，并且仍可以在長(zhǎng)期的工作環(huán)境下工作。保持模具形狀和尺寸精度。硬度是模具鋼的基本性能之一。冷作模具的硬度通常選擇在58HRC以上，而熱作模具（尤其是要求高耐熱疲勞性的模具）的硬度通常約為45HRC。對(duì)于常用的塑料模具，一般的硬度要求約為35HRC。
模具鋼對(duì)冶金質(zhì)量的要求
粘性
氧含量
隨著模具，尤其是塑料模具的廣泛使用，低表面粗糙度值（有時(shí)甚至是鏡面度）已變得非常必要。 低的表面粗糙度值會(huì)影響模具的壽命以及生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。高表面質(zhì)量可以減少腐蝕（尤其是局部點(diǎn)蝕）； 降低開裂的風(fēng)險(xiǎn)，并且拋光鋼的化學(xué)成分，顯微組織，硬度和碳化物分布必須均勻。大的碳化物，特別是當(dāng)它們分離并形成能帶時(shí)，對(duì)表面拋光性極為不利。特別重要的是，鋼中不得包含未變形的大的氧化物夾雜或偏析，因此必須嚴(yán)格控制熔煉和脫氧過程。真空電弧重熔和電渣重熔具有良好的效果。 該工藝現(xiàn)已成為塑料模具鋼的主要生產(chǎn)方法。
即使簡(jiǎn)單的真空脫氣也可以幫助消除大的氧化物夾雜物。 這些熔煉過程不僅可以降低氧化物含量，而且可以在控制熔煉和脫氧過程的同時(shí)使氧化物更小，更均勻，并且還可以改變夾雜物。類型，使其柔軟并具有更好的塑性韌性并改善拋光性能。
化學(xué)成分均勻
由于兩個(gè)金屬原子之間的相互作用或單相擴(kuò)散，工具和模具零件的表面通常會(huì)附著一些金屬，尤其是某些切削，剪切和沖壓工具的表面會(huì)引起附著或劃痕?，F(xiàn)象會(huì)影響切削刃的鋒利度以及局部組織和化學(xué)成分的變化，導(dǎo)致切削刃部分開裂或金屬附著力脫落并刮傷模具，從而使工件表面粗糙。
拋光和蝕刻性能
疲勞表現(xiàn)
可加工性
疏松
模具鋼可加工性要求
白點(diǎn)是熱軋鋼坯和大型鍛件中較常見的缺陷，是鋼的一種內(nèi)部斷裂。
模具在工作時(shí)會(huì)承受機(jī)械沖擊和熱沖擊的交替應(yīng)力。 在熱加工模具的工作過程中，熱交變應(yīng)力更明顯地導(dǎo)致模具破裂。
由應(yīng)力和溫度梯度引起的裂紋通常在型腔表面形成淺而細(xì)的裂紋。 它的快速傳播和膨脹會(huì)導(dǎo)致模具損壞。另外，鋼的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)是不均勻的，并且諸如鋼中的非金屬夾雜物，氣孔和微裂紋的冶金缺陷會(huì)導(dǎo)致鋼的疲勞強(qiáng)度降低。這些薄弱區(qū)域會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并發(fā)展為疲勞破壞。
模具在現(xiàn)代制造業(yè)中變得越來(lái)越重要，尤其是汽車和電氣制造業(yè)中超過70％的零件都是使用模具制造來(lái)制造的。但是，目前，中國(guó)的高質(zhì)量模具嚴(yán)重依賴進(jìn)口。 進(jìn)行這種分析的主要原因不是我們的優(yōu)質(zhì)鋼的煉鋼水平，而是未能意識(shí)到提高整體模具鋼質(zhì)量是系統(tǒng)的控制過程。除了冶金質(zhì)量外，制造過程中的鍛造工藝，初步熱處理，機(jī)械加工和更終熱處理還會(huì)影響模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，從而決定模具的更終使用性能。據(jù)羅百輝介紹，在模具的制造過程中，模具的使用壽命以及模具的精度，質(zhì)量和表面性能與模具設(shè)計(jì)，制造精度，機(jī)床和操作條件以及 模具材料及其熱處理也有密切的關(guān)系。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，模具的早期失效是由于材料選擇不當(dāng)和內(nèi)部缺陷約10％引起的，而約50％的內(nèi)部缺陷是由于熱處理不當(dāng)引起的。 因此，正確選擇模具鋼和優(yōu)良的熱處理具有重要的意義。
模具鋼的特性主要包括可維修性，工藝性能和冶金質(zhì)量三個(gè)方面。
東锜模具鋼廠采用大型設(shè)備：電弧爐+精煉爐+真空脫氣+電渣爐+鍛造。
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