您的位置:首页 > 热点专题

模具钢的使用性能和工艺性能

时间:2019-10-31

选择模具钢时,必须首先考虑材料性能和工艺性能,如下所述。

1。性能

力量表现

(1)硬度。硬度是模具钢的主要技术指标。模具必须具有足够高的硬度,以在高应力的作用下保持其形状和尺寸。冷作模具钢通常在室温下保持约60 HRC的硬度。根据工作条件,通常要求热作模具钢保持在HRC 40-55范围内。对于相同的钢种,硬度和抗变形性在一定的硬度值范围内。它与比例成正比;但是,具有相同硬度值和不同成分和组织的钢种之间的抗塑性变形性可能存在显着差异。因此,仅靠硬度指标不能充分反映出模具钢的抗变形性。

(2)红色硬度。需要在高温下工作的热加工模具来维持其组织和性能稳定性,以维持足够高的硬度(一种称为红色硬度的特性)。碳素工具钢和低合金工具钢通常在180-250°C的温度范围内保持这种性能。铬钼热作模具钢通常在550-600°C的温度范围内保持这种性能。钢的红色硬度取决于主要在钢的化学成分和热处理工艺上。

(3)压缩屈服强度和压缩弯曲强度。模具在使用过程中经常承受高强度压力和弯曲,因此要求模具材料具有一定的抗压强度和弯曲强度。在许多情况下,进行压缩测试和弯曲测试的条件接近模具的实际工作条件(例如,测得的模具钢的屈服强度与冲压加工所表现出的抗变形性更加一致) 。弯曲试验的另一个优点是应变的绝对值大,可以更敏感地反映出不同钢种之间以及在不同热处理和微结构条件下材料抗变形能力的差异。

B韧性

在工作过程中,模具承受冲击载荷。为了减少使用过程中破裂或碎裂的形式的损坏,要求模具钢具有一定的韧性。

模具钢的化学成分,晶粒尺寸,纯度,碳化物,夹杂物等,模具的尺寸,形状,尺寸和分布以及模具系统的热处理系统和加热后获得的金相组织处理两者对钢的韧性都有很大的影响。特别是,钢的纯度和热加工的变形对横向韧性有更明显的影响。钢的性能,强度和耐磨性通常是矛盾的。因此,应合理选择钢的化学成分,并采用合理的精炼,热加工和热处理工艺,以使模具材料的耐磨性,强度和韧性达到最佳。

冲击韧性是在冲击过程中整个断裂过程中样品吸收的总能量的量度。但是,许多工具在不同的工作条件下会疲劳断裂,因此常规的冲击韧性不能完全反映出模具钢的断裂性能。正在使用诸如小能量多次冲击断裂功或多次断裂寿命和疲劳寿命的测试技术。

C耐磨性

决定模具寿命的最重要因素通常是模具材料的耐磨性。模具在操作过程中会承受相当大的压缩应力和摩擦,因此要求模具在强摩擦下保持尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损,氧化磨损和熔融磨损三种。为了提高模具钢的耐磨性,必须维持模具钢的硬度,并确保钢中碳化物或其他硬化相的组成,形态和分布是合理的。对于重载,高速磨损条件,要求模具在模具钢的表面上形成一层薄而致密的氧化膜,以保持润滑并减少模具与模具之间的粘咬,焊缝等现象。工件。减少模具表面的进一步氧化,以引起氧化磨损。因此,模具的工作条件对钢的磨损有很大的影响。

D耐热疲劳

在工作条件下,热负荷的模具钢除承受负荷的周期性变化外,还经受高温,定期淬火和快速加热。因此,热作模具钢的抗断裂性评估应注意材料的热力学。疲劳断裂性能。热机械疲劳是综合性能的指标,包括热疲劳性能,机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性。

热疲劳性能反映了材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命,并且具有高抗热疲劳性能的材料比热疲劳裂纹具有更多的热循环;机械疲劳裂纹扩展速率反映了材料的热疲劳裂纹萌生。裂纹在锻造压力作用下向内部扩展时,每个应力循环的扩展量;断裂韧性反映了材料对现有裂纹的不稳定性的抵抗力。对于具有高断裂韧性的材料,如果裂纹要不稳定并膨胀,则裂纹在裂纹尖端必须具有足够高的应力强度因子,也就是说,它们必须具有较大的应力或较大的裂纹长度。在恒定应力的前提下,模具中已经存在疲劳裂纹。如果模具材料的断裂韧性值高,则裂纹必须更深地延伸,以引起不稳定性和膨胀。

换句话说,耐热疲劳性决定了疲劳裂纹开始产生之前零件的寿命。裂纹扩展速率和断裂韧性可以决定裂纹萌生后亚临界膨胀的寿命。因此,为了获得热加工模具的高寿命,模具材料应具有高的抗热疲劳性,低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。

抗热疲劳性的指标可以通过热疲劳裂纹的热循环数或疲劳裂纹的数目以及一定热循环后的平均深度或长度来测量。

E咬合阻力

咬合电阻实际上是“冷焊”发生时的电阻。该特性对模具材料很重要。在测试过程中,测试工具钢样品和具有咬合倾向的材料(例如奥氏体钢)在干摩擦条件下进行恒速双摩擦运动,并以一定速度逐渐增加载荷。此刻也相应增加。当负载增加到某个临界值时,扭矩突然急剧增加。该载荷称为“咬合临界载荷”,临界载荷越高,耐咬性越强。

2。流程绩效

在模具生产成本中,材料成本通常占10%-20%,而机械加工,热处理,组装和管理成本占80%以上。因此,模具的加工性能是影响模具生产成本和制造难度的主要因素之一。模具钢的加工性能主要如下:

可加工性

-热加工性能是指热塑性塑料,加工温度范围等;

-冷加工性能是指加工特性,例如切割,磨削,抛光和冷拔。

冷作模具钢主要属于超共析钢和溶质钢,热加工和冷加工性能不是很好。因此,必须严格控制热加工和冷加工的工艺参数,以避免缺陷和浪费。另一方面,通过提高钢的纯度,减少有害杂质的含量,改善钢的微观结构以改善钢的热加工和冷加工性能,从而降低了模具的生产成本。

为了提高模具钢的冷加工性,自1930年代以来,已经进行了研究以向模具钢中添加S,Pb,Ca,Te等元素,或引起模具中碳的石墨化。钢。各种易切削的模具钢可进一步提高其切削性能和磨削性能,减少工具磨料消耗并降低成本。

B可淬性和可淬性

淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始显微组织。淬透性主要取决于钢中的碳含量。对于大多数冷作模具钢,淬透性通常是主要考虑因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢,一般模具尺寸较大,特别是对于大型模具的制造,淬透性更为重要。另外,对于形状复杂且易于热处理变形的各种模具,为了减少淬火变形,通常可以使用冷却能力弱的淬火介质,例如空气冷却,油冷却或盐浴冷却。为了获得所需的硬度和硬化层。对于深度,必须使用淬透性更好的模具钢。

C淬火温度与热处理变形

为了便于生产,要求模具钢的淬火温度范围尽可能宽。特别是当通过火焰加热对模具进行部分淬火时,难以精确地测量和控制温度,并且要求模具钢具有更宽的淬火温度范围。

在对模具进行热处理时,尤其是在淬火过程中,需要改变体积,变形,变形等。为了确保模具的质量,要求模具钢的热处理变形小,特别是对于形状复杂的精密模具。硬修边后,对热处理变形程度的要求更加苛刻,应使用微变形模具钢制成。

D氧化,脱碳敏感性

在加热过程中,如果发生氧化或脱碳,将降低模具的硬度,耐磨性,使用寿命和使用寿命;因此,需要对模具钢进行氧化和脱碳。

灵敏度好。对于钼含量高的模具钢,由于其强烈的氧化和脱碳敏感性,因此需要特殊的热处理,例如真空热处理,可控气氛热处理,盐浴热处理等。

3。其他要考虑的因素

在选择模具钢时,除了必须考虑性能和工艺性能外,还必须考虑模具钢的多功能性和钢的价格。模具钢通常少量使用。为了便于材料准备,应尽可能考虑钢的多功能性,并应尽可能利用大量生产的通用型模具钢,以促进采购,材料准备和材料管理。另外,有必要综合考虑模具的制造成本,工件的生产批次以及分配给每个工件的模具的成本来进行经济性分析。从技术和经济方面进行全面分析,以最终选择合理的模具材料。

[出处:模具钢手册/陈在志,兰德(Lander)编辑。北京:冶金工业出版社,2002.3

该网站的后期技术内容来自本书,进行了序列化和更新。 )

tags:模具钢

http://jxyk888.cn

  • 友情链接:
  • 平顺新闻网 版权所有© www.13cash13.com 技术支持:平顺新闻网| 网站地图