熱作模具鋼與塑料模具鋼簡課件

第二節(jié)熱作模具鋼的開發(fā)情況按用途熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼、熱沖裁模用鋼按工作溫度低耐熱鋼（350～370℃）中耐熱鋼（550～600℃）高耐熱鋼（580～650℃）一、常用的熱作模具鋼

1、熱鍛模5CrNiMo（大中型鍛模）；5CrMnMo（小型鍛模）；不足：用于更大截面或更高溫度時，淬透性、熱穩(wěn)定性、熱疲勞性及耐磨性不夠。5CrMnMo為節(jié)約鎳而以錳代鎳；淬透性、耐熱疲勞性能比5CrNiMo差；3噸錘以下淺型槽中小型錘鍛模；部分壓力機模塊；<500℃小型熱作模具。2、壓鑄模1）主要失效形式：熱疲勞；高溫塑性變形；熱熔蝕；熱磨損。2）牌號：3Cr2W8V3）主要特性較高耐熱性；含有較多的易形成碳化物的鉻、鎢元素；二、新型熱作模具鋼

1、大截面熱鍛模具鋼

1）鋼號45Cr2NiMoVSi（簡稱45Cr2）5Cr2NiMoVSi（簡稱5Cr2）3Cr2MoWVNi（代號B2）2）45Cr2和5Cr的特點：①淬透性高：既含有較高的Cr和Mo，又加入了少量的V；使CCT曲線上的高溫轉(zhuǎn)變區(qū)上移，低溫轉(zhuǎn)變區(qū)顯著右移，提高淬透性。②

高溫性能提高：具有高二次硬化能力，高溫強度比5CrNiMo鋼高50％，熱穩(wěn)定性高出100-150℃，沖擊韌性則相當(dāng)。熱磨損性、熱疲勞性及抗熱裂紋擴展的能力也強于5CrNiMo。2、中小熱鍛模具鋼問題①模具的表面溫度可達600℃以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高溫強度不能滿足要求；②3Cr2W8V鋼的高溫韌性及熱疲勞性能較差。新鋼種2Cr3Mo3VNb3Cr3Mo3VNb4Cr3Mo3W4VNb（代號GR）2Cr3Mo3VNb、3Cr3Mo3VNb的特點

加入3％Mo，提高淬透性、熱穩(wěn)定性、防止回火脆性的能力。加入V和Nb，細化晶粒，降低過熱敏感性。4Cr3Mo3W4VNb（代號GR）①特點：除Cr、Mo、V和Nb外，又加入了4％W，高溫強度和熱穩(wěn)定性進一步提高；且具有良好冷熱疲勞性能。Nb增強回火抗力及熱強性；與3cr2w8v鋼相比，模具壽命均有大幅度的提高(數(shù)倍或數(shù)十倍）。②應(yīng)用：鎢鉬系熱作模具鋼適用于制造工作溫度600-700C℃的淺型腔中小鍛模，也可用于銅合金熱擠壓模具。（1）Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）特點①通過合理的成份配比，使其在達到高的熱強性及熱穩(wěn)定性；②同時保持了良好的韌性和塑性，抗冷熱疲勞性能、使用壽命明顯高于3Cr2W8V。應(yīng)用：銅合金壓鑄模、熱擠壓和中小熱鍛模具。（2）4Cr5Mo2MnVSi（代號Y10）特點具有抗冷熱疲勞性能好、熱處理變形小、抗鋁溶損性能好等優(yōu)點;使用壽命比3Cr2W8V鋼提高1倍以上。尤其是冷熱疲勞抗力和裂紋擴展阻力方面明顯優(yōu)于3Cr2W8V鍛造及退火工藝與3Cr2W8V鋼相近，但鍛造溫度范圍寬，鍛造性能良好。應(yīng)用鋁合金壓鑄模、工作溫度在600℃以下的中小熱鍛等模具。模具壽命普通提高1-10倍。4Cr3Mo2NiVNbB（代號HD）鋼：溫度工作700℃左右；中耐熱韌性；增加了1％Ni，進一步提高了鋼的韌性和塑性。因此，其斷裂韌性比3Cr2W8V鋼高50％，使用壽命提高一倍。④高溫短時抗拉強度高70％；⑤冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50％。5、高溫玻璃模具鋼

性能要求優(yōu)良的抗高溫氧化性能和冷熱疲勞性能；良好的耐腐蝕性能；足夠高的強度；良好的拋光性能；并要易于脫模。常用材料：鑄鐵、合金鑄鐵或3Cr13不銹鋼制造。新材料：GY（代號）高溫玻璃模具鋼。①成分：是Si-Cr-Mo系預(yù)硬鋼。②性能：具有良好的冷熱疲勞性能；優(yōu)異的抗氧化性能，優(yōu)良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度；預(yù)硬后（HRC35）具有良好性能。③應(yīng)用：

尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質(zhì)量要求高的玻璃制品模具。

熱作模具材料的選用6．塑料模具鋼的開發(fā)情況國內(nèi)發(fā)展情況：滯后、到目前為止仍未成完整系列的鋼種。常用的塑料模具鋼：45、40Cr；T10A、GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作補充。新型塑料模具鋼：（1）預(yù)硬化型塑料模具鋼①特點：中碳低合金鋼；在調(diào)質(zhì)（HRC3O-40）后切削加工成型，直接使用。②牌號：3Cr2Mo；5CrNiMnMoVSCa（簡稱5NiSCa）；8Cr2MnWMoVS（簡稱8Cr2）等。③工藝：預(yù)硬處理：850-880℃淬火+580-640℃回火；預(yù)硬至HRC28-35的硬度，然后再進行切削加工。④應(yīng)用：主要用于制造復(fù)雜、精密和長壽命的大、中型塑料模具：如電視機、洗衣機殼體等塑料模具，并已獲得較大量應(yīng)用。另外，也可用于制造鋅合金壓鑄模具。（2）時效硬化型塑料模具鋼①鋼號：10Ni3MnCuAl（代號PMS）25CrNi3MoAlY20CrNi3AlMnMo（代號SM2）06Ni6CrMoVTiAl（簡稱06）等。②特點：低碳，含Ni、Al、Ti、Cu、Mo等合金元素；固溶后硬度較低（HRC≤32），易切削;再經(jīng)低溫時效處理，獲得使用性能，模具變形很小。

③應(yīng)用：適用于制造高精度、復(fù)雜的熱塑性模具。例、10Ni3MnCuAl，代號PMS工藝：經(jīng)850士20℃固溶后，硬度為HRC30-33；經(jīng)500℃左右時效后，彌散析出硬化相Al3Ni，基體硬度隨之上升至HRC38-43。具有優(yōu)良鏡面加工性能，模具表面粗糙度可達Ra0.05μm。應(yīng)用：適用于制造要求高鏡面、高精度的各種熱塑性塑料制品模具：如光學(xué)儀器：鏡片模具，磁帶內(nèi)外殼和電話機、石英鐘、車輛燈具等塑料殼體模具。（3）耐蝕塑料模具鋼①性能要求：生產(chǎn)聚氯乙稀、氟化塑料、阻燃塑料等的模具需耐氟、氯等鹵族元素氣體的腐蝕;鍍鉻或采用耐腐蝕鋼。

②耐腐蝕塑料模具鋼：0Cr16Ni4Cu3Nb（代號PCR）：馬氏體沉淀硬化不銹鋼：1050℃固溶（空冷）→板條馬氏體（HRC32～35）；480℃時效、析出彌散強化相CuNi，硬度上升到HRC39～44。耐氟、氯等離子的腐蝕性能明顯優(yōu)于17-4PH（OCrl7Ni4Cu4）。適用于制造含氯、氟或混入阻燃劑的熱塑性塑料的注射模具。

（4）非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼非調(diào)質(zhì)鋼在鍛、軋后即可達到預(yù)硬，不需再進行調(diào)質(zhì)處理。為改善切削加工性能，有些鋼中還添加了適量的P、S和Ca。國內(nèi)對非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼的開發(fā)較晚，25CrMnVTiSCaRE（代號FT）、2Cr2MnMoVS和2Mn2CrVCaS即是近幾年開發(fā)的新鋼種。鍛、軋空冷后，F(xiàn)T鋼Φ100mm圓鋼的硬度可以達到HRC30～35。

4．國內(nèi)模具鋼開發(fā)與應(yīng)用中存在或需要解決的主要問題

目前，我國模具新鋼種的推廣應(yīng)用工作還存一些需要解決的問題：（1）缺乏有關(guān)指導(dǎo)性強、實用的技術(shù)資料，給用戶合理選擇和使用新鋼種帶來了困難。（2）除4Cr5MoV1Si、3Cr2Mo等個別鋼種已獲較大量應(yīng)用外，一些性能優(yōu)良的鋼種的生產(chǎn)和應(yīng)用量仍太少。（3）鋼的質(zhì)量不夠穩(wěn)定。直接影響了鋼的性能的發(fā)揮和新鋼種的推廣應(yīng)用。不斷提高鋼的純凈度、致密度、均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性，仍是今后長期努力的