模具钢的轧制工艺也很关键。通过控制轧制温度、轧制速度和变形量等参数,可以优化模具钢的组织结构和性能。例如,采用控制轧制和控制冷却技术,能够使模具钢获得细小均匀的晶粒组织,提高钢材的强度和韧性。在实际生产中,对于一些模具钢,如高性能冷作模具钢和热作模具钢,通常会采用先进的轧制工艺,以满足模具制造对钢材性能的严格要求。热处理是提升模具钢性能的重要手段。淬火能够提高模具钢的硬度和耐磨性,回火则可以消除淬火应力,调整模具钢的韧性和强度。对于冷作模具钢,如 Cr12MoV 钢,通常采用高温淬火和多次回火的工艺。高温淬火可以使碳化物充分溶解,提高钢的硬度和耐磨性;多次回火能够进一步消除残余应力,稳定组织,提高模具钢的韧性。一般来说,Cr12MoV 钢的淬火温度在 1020 - 1050℃之间,回火温度在 500 - 550℃之间,回火次数为 2 - 3 次。抗冲击模具钢韧性高,能有效抵御冲击载荷。中山SKD11模具钢批量定制
抗冲击性对于一些承受冲击载荷的模具钢来说至关重要,它决定了模具在冲击条件下的抗开裂能力。像制造锻造模具、剪切模具、冷镦模具等,模具在工作时会受到瞬间的冲击力,冲击力可达数千牛甚至数万牛,如果模具钢的抗冲击性不足,容易导致模具开裂或崩块,造成生产中断和经济损失。5CrNiMo 钢是常用的抗冲击热作模具钢,它通过合理的合金元素配比(含碳 0.5%、铬 1%、镍 1.5%、钼 0.5%),经热处理后能够获得良好的韧性和强度匹配,其冲击韧性 αk 可达 30-50J/cm²,抗拉强度可达 1200MPa 以上。在实际锻造生产中,5CrNiMo 钢制造的锻造模具能够承受高温坯料的剧烈冲击,例如在锻造直径 500mm 的齿轮坯时,每次锻造的冲击力可达 5000kN,5CrNiMo 钢模具在经过 2 万次锻造后仍无裂纹,而抗冲击性较差的模具钢在相同条件下可能数千次就出现裂纹。模具钢深冷处理模具钢进一步提高硬度和耐磨性。
根据回火温度的不同,可分为低温回火(150 - 250℃)、中温回火(350 - 500℃)和高温回火(500 - 650℃)。低温回火主要用于冷作模具钢,能够在保持高硬度的同时,适当降低淬火应力,提高韧性。中温回火常用于热作模具钢,可使钢获得较好的弹性和韧性,同时保持一定的硬度。高温回火则能使模具钢的组织更加均匀,消除内应力,提高综合力学性能,适用于一些对强度和韧性要求较高的模具。例如,热作模具钢 H13 在淬火后,通常采用 550 - 650℃的高温回火,回火次数一般为 2 - 3 次,通过这样的回火处理,H13 钢能够获得良好的热疲劳性能、强度和韧性的平衡。退火也是模具钢常用的热处理工艺之一,包括完全退火、球化退火和去应力退火等。完全退火主要用于改善模具钢的切削加工性能,通过将钢加热到临界温度以上,保温后缓慢冷却,使钢的组织均匀化,降低硬度。球化退火则适用于过共析钢,如部分冷作模具钢,其目的是使钢中的碳化物球化,改善钢的韧性和切削加工性能,同时为后续的淬火处理做好组织准备。去应力退火主要用于消除模具在加工过程中产生的残余应力,稳定模具尺寸,防止变形和开裂。
钒(V)在模具钢中主要以碳化物的形式存在,能够细化晶粒,提高钢的强度、硬度和耐磨性。同时,钒形成的碳化物具有极高的硬度和稳定性,能够有效提高模具钢的抗磨损能力,特别是在高速切削和高温高压等恶劣条件下。镍(Ni)能够提高钢的韧性和淬透性,改善钢的低温性能。在一些需要高韧性的模具钢中,如部分塑料模具钢,会添加适量的镍元素。此外,硅(Si)能够提高钢的强度和硬度,增强钢的抗氧化能力;锰(Mn)可提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能,但锰含量过高会导致钢的过热敏感性增加。这些合金元素相互配合,通过合理的配比和热处理工艺,赋予模具钢各种优异的性能,以满足不同模具的使用要求。贝氏体模具钢具有良好的强韧性和耐磨性。
耐热性是热作模具钢必备的性能。在高温环境下,模具钢需要保持其硬度、强度和尺寸稳定性,防止因温度过高而发生软化、变形等现象。例如在压铸模具中,模具需要承受高温金属液的反复冲刷和填充,使用具有良好耐热性的模具钢,如 3Cr2W8V 钢,能够在高温压铸过程中,保持模具的精度和表面质量,保证压铸件的尺寸精度和外观质量。冷作模具钢中的低合金冷作模具钢,如 9SiCr 钢,具有一定的淬透性和较高的回火稳定性。它常用于制造一些形状复杂、要求变形小的冷作模具,如小型冲裁模、冷镦模等。9SiCr 钢在经过适当的热处理后,能够获得良好的综合性能,其硬度可达到 HRC60 - 62,同时具有较好的韧性,能够满足这类模具在工作过程中的性能要求。锻造模具钢锻造性能良好,可锻造出复杂形状模具。广东A3模具钢源头厂家
油淬模具钢在油中淬火,能获得良好的淬火效果。中山SKD11模具钢批量定制
冷作模具钢中的低合金冷作模具钢,如 9SiCr 钢,是在碳素工具钢的基础上添加少量硅、铬元素发展而来,具有一定的淬透性和较高的回火稳定性,适用于制造一些形状复杂、要求变形小的冷作模具。9SiCr 钢的淬透性比 T10 钢好,直径 20mm 的钢材在油中淬火即可获得全马氏体组织,避免了因淬不透导致的性能不均。经过 860-880℃淬火和 160-200℃回火后,其硬度可达到 HRC60-62,同时具有较好的韧性(冲击韧性 αk≥15J/cm²),能够满足小型冲裁模、冷镦模、丝锥、板牙等模具和工具的工作要求。例如在制造 M10 螺栓的冷镦模时,9SiCr 钢模具能够承受冷镦过程中的冲击力和摩擦力,冷镦件的尺寸精度可达 IT8 级,模具使用寿命可达 5 万次以上,相较于碳素工具钢模具,寿命提高了 2-3 倍,且模具变形量更小,减少了修模次数。中山SKD11模具钢批量定制