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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:
(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。S硫和P磷元素:不難發(fā)現(xiàn),很多鋼材中這兩種元素的含量一般都不超過0。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達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.其價格只比后者高約30%,因此是一個值得推廣使用的鋼種。5,后期一般需要熱處理加工,熱作模具鋼耐熱、導(dǎo)熱、耐高溫及對韌性的要求高,這是作為熱作鋼材的重要參數(shù),所以熱作鋼一般為含鉬和含釩量高的材料。但9Mn2V鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高,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℃回火時抗彎強度及韌性開始出現(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。
模具鋼的硬度是模具鋼的主要技術(shù)指標(biāo),模具在高應(yīng)力的作用下欲保持其形狀尺寸不變,必須具有足夠高的硬度。在高溫狀態(tài)下工作的熱作模具,要求保持其組織和性能的穩(wěn)定,從而保持足夠高的硬度,模具鋼在通過一定的熱處理后,會改變其自身的硬度。
除了模具鋼本身質(zhì)量不過關(guān)之外,模具鋼的熱處理硬度不夠或者是過硬,都會使其使用壽命大大地減少。
DC53、SKD11、NAK80、S136、CR12、CR12MOV、4CR13、P20等都是我們常用的模具鋼種。我們在使用材料時,必須了解它的高熱處理硬度或者說使用硬度范圍。
熱處理硬度如果過高,就會導(dǎo)致材料開裂,裂紋等問題。就算是不出現(xiàn)以上問題,在模具鋼使用過程中也會大大的降低它的使用壽命。
常用模具鋼使用硬度范圍如下:
DC53 高熱處理硬度為63-64HRC;
SKD11 高熱處理溫度為58-62HRC;
NAK80 本身硬度已經(jīng)在48-51HRC所以無需熱處理;
CR12與CR12MOV的熱處理一般為56-60HRC左右;
4CR13預(yù)硬材料在31HRC左右,而普通的在十幾度,通過真空熱處理可達48-52度;
S136硬度熱處理后可達50-52HRC。
以上硬度一般為真空熱處理高硬度的頂端,如超過此硬度,不但材料的性能方面不能保證,還會產(chǎn)生開裂與裂紋等問題。
1.模具截面大,鋼材淬透性差,如大型模具選用了淬透性低的鋼種。
解決方法:正確選用模具鋼種,大型模具應(yīng)選用淬透性高的高合金模具鋼。
2.模具鋼原始組織中碳化物偏析嚴(yán)重或組織粗大,鋼中存在石墨碳和碳化物偏析、聚集。
解決方法:加強原材料檢查,確保原材料符合標(biāo)準(zhǔn)。對不良原材料鋼材進行合理的鍛造并進行球化退火處理,確保獲得良好的組織。碳素工具鋼不易多次退火,以防石墨化。
3.模具鍛造工藝不正確,鍛造后未進行很好的球化退火,使模具鋼球化組織不良。
解決方法:嚴(yán)格執(zhí)行鍛造工藝和球化退火工藝,保證有良好的預(yù)備熱處理組織。
4.模具表面未除凈退火或淬火加熱時產(chǎn)生的脫碳層。
解決方法:熱處理前應(yīng)徹底清除模具表面的銹斑和氧化皮,并注意加熱時的保護,盡量采用真空加熱淬火或保護氣氛加熱淬火,鹽浴加熱時應(yīng)進行良好的脫氧處理。
鋼材的種類
按用途可分為:結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼;
按冶煉方法可分為:轉(zhuǎn)爐鋼和平爐鋼;
按脫氧方法可分為:沸騰鋼(F)、半鎮(zhèn)靜鋼(b)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)和特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ),鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代號可以省去;
按成型方法可分為:軋制鋼(熱軋、冷軋)、鍛鋼和鑄鋼;
按化學(xué)成分可分為:碳素鋼和合金鋼。
我們需要注意的是質(zhì)量等級的劃分與要求:
碳素鋼分(A、B、C、D) 四級,低合金鋼分(A、B、C、D、E)五級。各級鋼的保證條件為:
A等級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗只在需方要求時進行,無沖擊韌性要求;
B等級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,常溫(20℃)沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J;
C等級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,0℃沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J;
D等級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,-20℃沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J;
E等級鋼-抗拉強度、屈服點和伸長率,冷彎試驗合格,-40℃沖擊試驗,要求沖擊功不小于27 J.