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模具鋼的性能和應用－中國模具工業協會模具材料委員會 |
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來源：
時間： 2013-01-28 00:41
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模具鋼的性能和應用
中國模具工業協會模具材料委員會
模具是制造業的重要基礎工藝裝備。模具品種繁多，共有10大類，其中沖壓模具、塑料模具、鑄造模具、鍛壓模具、橡膠模具、粉末冶金模具等是主要的幾大類。模具的技術水平已成為衡量一個國家產品的重要標志之一，沒有高水平的模具就沒有高水平的產品。
模具性能的好壞、使用壽命的長短直接影響產品的質量和經濟性。模具鋼的工藝性能將影響模具加工的難易程度、模具加工的質量和加工費用。選用合適的模具鋼和熱處理工藝方法，才能使模具獲得優良的工作性能和較長的使用壽命。
一、 模具鋼的性能
1． 冷作模具鋼的使用性能和工藝性能
冷作模具鋼在工作中受到的機械力作用，如拉伸、彎曲、沖擊、疲勞等工作條件，從而發生變形、脆斷、剝落、磨損等狀況，而使模具產生早期失效。因此對冷作模具來講，應具備抗形變、抗疲勞、抗磨損、抗斷裂等能力。
衡量冷作模具抗形變力的主要技術指標是硬度、抗壓強度、抗彎強度等。通過一次性脆斷抗力和疲勞斷裂抗力的測定，可了解冷作模具的斷裂抗力。耐磨性也是冷作模具的主要基本性能之一，通過模擬試驗，測定冷作模具鋼不同化學成分及組織狀態下的耐磨性，反映不同狀況下的耐磨性水平。
冷作模具鋼的工藝性能主要從鍛造工藝性、切削工藝性、熱處理工藝性等方面加以考慮。
鍛造工藝性，決定冷作模具鋼的可鍛性能。切削工藝性，決定模具的可加工性。熱處理工藝性要求材料退火工藝范圍寬，淬透性好，淬硬性高，淬火變形傾向小，以及脫碳敏感低等要求。
2． 熱作模具鋼的使用性能和要求
熱作模具鋼主要有三大類，即熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模。熱鍛模在工作中承受很大的沖擊力，模具工作面升溫較高。鍛打后，模具受到冷卻，模具型腔與被鍛材料相互摩擦，受到熱磨損。熱擠壓模和壓鑄模，要求有較高的熱穩定性和回火抗力。因此對熱作模具鋼來講有幾項基本性能。淬透性高，保證模具均勻的機械性能。沖擊韌性高、熱疲勞抗力高，導熱性好，模具型腔散熱快。為減少熱變形，提高熱作模具鋼的強韌度和紅硬性。
熱作模具鋼的工藝性能，主要也是要求可鍛性好，加工性能優良，冷熱疲勞性高，淬火變形傾向小等要求。
3． 塑料模具鋼的使用性能和工藝性能
一般來講，塑料模具鋼工作時受變形抗力小，受熱、受壓、受磨損情況不嚴重。因此，和冷作、熱作模具鋼相比，它的基本性能要求并不太高。主要性能是要有較高的硬度，淬透性良好，淬硬層深，有足夠的強韌性。對某些塑料產品來講，對模具鋼還要求有一定的耐蝕性。
塑料模具鋼結構較復雜，精度要求高，其工藝性能也必須有保證。如熱處理變形小，有較好的淬透性，機加工性能好，優良的拋光性以及耐磨性等。
二、 模具鋼的選擇和應用
模具鋼選擇和應用，由于其影響因素較多，一直是模具設計、制造方面的一個難題。通過對各類模具鋼性能的了解、熟悉、掌握和使用，熟知模具材料最佳性能，制作與之相應的模具。了解產品的生產條件，選擇合適的模具鋼，加工制造模具，使模具鋼發揮其最佳的性能。
1． 冷作模具
各種冷作模具，有不同的主要性能要求。例如：沖孔模具，要求有較高的強度和耐磨性以及良好的韌性，一般選用T8、Cr12MoV等冷作模具鋼。沖壓成型模，要求以耐磨性為主，可選用Cr12MoV、7CrSiMnMoV等。冷拉伸模具，要求耐磨性良好，淬透性好，熱處理變形小，選用T10、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等。冷擠壓模具，要求較高的強度和優良的耐磨性，可選用6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si
、高速工具鋼等材料。
2． 熱作模具
主要用于制造錘鍛模、熱擠壓模、及壓鑄模，工作條件有較大的差別，選用熱作模具鋼時要根據其工作條件，選用合適的模具鋼。
錘鍛模是在高溫、高壓、高速沖擊條件下工作的模具，要求較高的淬透性和良好的韌性、強度和耐磨性。一般選用5CrNiMo、5CrMnMo及3Cr3Mo3WV，要求較高，可用4Cr5MoSiV和4Cr5W2SiV等。
對熱擠壓模來講，其加載速度較低，主要承受的載荷近似靜載，要求高的熱強性、耐磨性和熱疲勞性能。選用4Cr5MoSiV、4Cr3Mo2MnVB、6Cr4Mo3Ni2WV等模具鋼。
對壓鑄模要求高的熱強性、熱穩定性、良好的韌性、導熱性及工藝性，以及冷熱疲勞性能。可選用4Cr5MoSiV、4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNb等熱作模具鋼。
3． 塑料模具
塑料模具工作條件與冷作模具不同。一般在150~200℃下進行，除一定的壓力外還承受溫度的影響。
模架材料要求具有一定的強度和耐磨性，選用45、50鋼經調質處理后使用。成型產品要求較高的強度和耐磨性。選用高碳工具鋼、低合金工具鋼。一些形狀復雜、精度高的產品，要求良好的切削加工性、熱處理變形小及優良的拋光性能。鏡面性要求高的可選用10Ni3MnCuAl，有耐蝕性要求可選用4Cr13、馬氏體沉淀硬化不銹鋼0Cr16Ni4Cu3Nb，一般要求選用3Cr2Mo、3Cr2MnNiMo、Y55CrNiMnMoV等。
實際上任何一種優質新型模具鋼都難以滿足模具的所有性能要求。在選擇時，根據實際使用的條件，從模具鋼的主要性能要求技術上來選用合適的模具材料。
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