了解常用热作模具钢的详细用钢分析.doc(热作模具钢有什么性能要求？0)
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了解常用热作模具钢的详细用钢分析.doc
热挤压模的工作特点是加载速度较慢，因此，模腔受热温度较高，通常可达500一800℃。
对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性）和高的耐热疲劳性能为主。
一般的热挤压模尺寸较小，常小于70～90mm。
常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等热作模具钢．其化学成分如表4.16所示。
其中4CrW2Si．既可做冷作模具钢，又可做热作模具钢．由于用途不同，可采用不同热处理方法。
作冷模时采用较低的淬火温度（870900℃）及低温或中温回火处理；作热模时则采用较高的淬火温度（一般为950一1000℃）及高温回火处理。
从总体上看，压铸模用钢的使用性能要求与热挤压模用钢相近，即以要求高的回火稳定性与高的热疲劳抗力为主。
所以通常所选用的钢种大体上与热挤模用钢相同．如常采用4CrW2Si．和3Cr2W8V等钢。
但又有所不同如对熔点较低Zn合金压铸模．可选用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等；对Al和Mg合金压铸模，可选用4CrW2Si、4Cr5MoSiV等对Cu合金压铸模．多采用3Cr2W8V钢。
随着黑色金属压铸工艺的应用，多采用高熔点的铝合金和镍合金．或者对3Cr2W8V钢进行Cr-Al-SI三元共渗，用以制造黑色金属压铸模。
国内外还正在试验采用高强度的铜合金作黑色金属的压铸模材料。
为弥补5CrMnMo和5CrNiMo在较大截面和较高温度时热稳定性、热疲劳性及淬透性不够的缺陷，内开发了45Cr2NiMoVSi（简称45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（简称5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3Cr2MoVNi（代号B2）等大截面热锻模具钢。
与5CrNiMo相比，45Cr2和5Cr2中既含有较高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲线上的高温转变区上移，低温转变区显著右移，提高了钢的淬透性。
截面尺寸在500500mm以下的模具经970-990℃淬火，650～680℃回火后，硬度可达HRC36-44。
45Cr2和5Cr2还具有二次硬化能力，它们的高温强度较5CrNiMo钢高50%，热稳定性高出100～150℃，冲击韧性则相当。
另外，钢的热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展的。
热作模具钢有什么性能要求？0
热稳定性是指钢材在高温下可长时间保持其常温力学性能的能力。
热作模具工作时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具表面温度很高，一般为400～700℃。
这就要求热作模具钢在高温下不发生热化，具有高的热稳定性，否则模具就会发生塑性变形，造成堆塌而失效。
(4)优良的耐热疲劳性，热作模具的工作特点是反复受热受冷，模具一时受热膨胀，一时又冷却收缩，形成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反，交替产生的。
在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的主要原因之一。
热作模具一般尺寸比较大，热锻模尤其是这样，为了使整个模具截面的力学性能均匀，这就要求热作模具钢有高的淬透性能。
为了使模具不致积热过多，导致力学性能下降，要尽可能降低模面温度，减小模具内部的温差，这就要求热作模具钢要有良好的导热件能。
热作模具钢的应用分析
60年代以来，我国研制出不少适合我国特点的新型高效模具钢，如热作模具钢中的3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、4CrMnSiMoV、4Cr2NiMoV、5Cr4Mo3SiMnVA1等，冷作模具钢中的6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo3V2Si、7CrSiMnMoV、6CrNiMnSiMoV等新钢种的采用，均获得提高模具寿命倍数的效果。
如冷作模具钢选用6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）代替T10、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2等制作多工位冷镦机用的内六角凸模、十字槽光凸模、螺栓切边模、冷镦螺栓顶模、钢板弹簧冲孔凸模、螺栓平圆头冲模、圆环冷冲模等；热作模具钢选用3Cr3Mo3W2V（HM1）代替3Cr2W8V钢等制作轴承套圈的热冲压凸模和凹模、连杆辊锻成形模、小型机锻模等都显著提高了模具寿命，因此作为模具工作者包括模具设计人员，首要任务是正确选用并合理使用模具材料，以保证模具的正常使用寿命。
线膨胀系数表示摄氏温度升高一度时单位材料的尺寸变化。
收缩率是指由热加工温度至室温这段温度区间内单位长度金属材料的尺寸变化，它与材料的线膨胀系数和热加工温度两者有关。
模膛设计时，需要考虑工件的收缩率，精密加工时还需考虑模具的热胀冷缩问题。
热加工时刚料的收缩率一般去1.21.5％，而对细长的杆类件，扁薄的工件，冷却快或打击次数多热加工温度低的工件收缩率取0.81.2％；带大头的长杆锻件，头部和杆部的冷缩塑料件一般取（0.30.5）％。
铝合金为（0.81.0）％，镁合金为0.8％，钛合金为（0.50.7）％，铜合金为（1.01.3）％。
膨胀系数x10⒍（1/℃）11.723.92616.513.68.5。
金属的变形力σs也称真实应力或流动应力。
对于理想塑性材料，变形抗力等于材料的屈服极限；对于塑性硬化材料，变形抗力等于考虑了变形硬化后的屈服极限。
在热锻温度下，变形抗力还可以用强度极限σb表示。
通常金属的变形抗力与材料的化学成分、组织、变形温度，应变速率及变形程度等有关，可表达如下。
σsσ（T，ε1，ε2，x）。
通常变形抗力随温度的升高而降低，应变速率增大时，变形抗力增大，温度升高，这种现象越明显。
变形程度对变形抗力的影响有两种情况，某些材料随变形程度增加，变形抗力不断增大；而有些材料，在某一温度下，在某一变形程度前，变形抗力随变形程度的增加而。
增大，但超过该变形程度后，由于动态恢复和动态再结晶进行迅速，随变形程度增大时，变形抗力逐渐减小。
一般地讲，当变形温度高于再结晶温度时，由于形变硬化的现象不明显，应变速率的影响大，变形程度的影响小；而变形温度低于再结晶温度时，变形程度的影响较大，应变速率的影响较小。
⑴高的冲击韧度和断裂韧度：对锤锻模具钢，冲击韧度应大于或等于30J/㎝2，冲击韧度是锻模钢的基本性能。
为阻止或延缓裂纹扩展而导致模具断裂，还需要锻模钢必须具有高的断裂韧度。
⑵高的高温硬度及高温强度：为防止热锻模发生早期磨损及变形，模具钢应具有较高的高温硬度和高温强度。
⑶高的淬火性：热锻模尺寸较大，要求模具整个截面力学性能均匀一致，如果心部未淬透，则可能形成贝氏体或其他组织，导致模具早期断裂。
⑷高的热疲劳抗力：若导热性好，热胀系数小，则热疲劳抗力高，可以延缓热疲劳裂纹的产生。
⑸较高的回火稳定性：防止模具在高温服役中被继续回火，导致硬度下降而影响耐磨性。
机械压力机模块用钢钢号为：4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5MoSiV、4Cr3W2Vsi、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V，应用较好的其它钢号4Cr3Mo3W4VNb、2Cr3Mo3VNb、2Cr3Mo2NiVSi；国外进口锻模钢有YHD3等，压力机热锻的特点是成行速度慢，单件滞模时间长（约36s），因此，模腔表面温升高，瞬时温度可达约700℃。
冷却及润滑条件较好时，温度可能偏低一些，但也会达到500℃左右，这也超过了5CrNiMo、5CrMnMo模块的回火温度，从而导致模具早期磨损，压塌等失效。
因此，需要选用耐热性较高的高强韧性模具钢制作压力机模具。
表2列出了锤锻模用钢的选择，可供选材参考。
小型5CrMnMo、5CrNiTi、5SiMnMoV、4SiMnMoV、6SiMnMoV。
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