对于热作模具钢,如 H13 钢,淬火和回火工艺也十分关键。H13 钢的淬火温度一般在 1020 - 1050℃,淬火后获得马氏体组织,硬度较高。回火温度通常在 550 - 650℃之间,通过适当的回火,可以使马氏体发生分解,析出弥散分布的碳化物,提高钢的热强性和抗热疲劳性能。同时,回火还能降低淬火应力,提高钢的韧性。在实际生产中,为了获得比较好的性能,H13 钢可能需要进行 2 - 3 次回火。表面处理技术在模具钢领域有着广泛的应用。氮化处理能够在模具钢表面形成一层硬度高、耐磨性好、抗腐蚀性强的氮化层。例如,对于一些塑料模具钢,经过氮化处理后,模具表面的硬度可以提高到 HV900 - 1200,提高了模具的耐磨性能和脱模性能。同时,氮化层还能够抵抗塑料制品中一些化学物质的侵蚀,延长模具的使用寿命。在电子、家电等行业的塑料模具制造中,氮化处理应用较为普遍。水淬模具钢水淬冷却速度快,可提高硬度和耐磨性。GCR15模具钢按需定制
模具钢的耐磨性直接关系到模具的使用寿命。在模具工作过程中,与被加工材料之间的摩擦不可避免,良好的耐磨性能够减少模具的磨损,降低维修和更换成本。例如在粉末冶金模具中,由于粉末在压制过程中对模具表面的磨损较大,选用具有高耐磨性的模具钢至关重要。采用含有大量合金碳化物的模具钢,如 Cr12 型钢,其碳化物均匀分布在基体中,能够有效提高模具的耐磨性能,使模具在粉末冶金生产中具有较长的使用寿命。抗冲击性对于一些承受冲击载荷的模具钢来说至关重要。像制造锻造模具、剪切模具等,模具在工作时会受到瞬间的冲击力,如果模具钢的抗冲击性不足,容易导致模具开裂或损坏。5CrNiMo 钢是常用的抗冲击热作模具钢,它具有良好的韧性和强度,能够在承受较大冲击载荷的情况下,保持模具的完整性。在实际锻造生产中,5CrNiMo 钢制造的锻造模具能够稳定地工作,确保锻造工艺的顺利进行。苏州SKD11模具钢厂家现货微合金化模具钢通过添加微量合金元素优化性能。
热疲劳性能是热作模具钢的关键指标,通常采用热循环测试(加热至 600-800℃,空冷至室温为一个循环)评价其抗热裂纹能力。H13 钢经优化热处理后,可承受 1000 次以上热循环而无明显裂纹,而普通 5CrNiMo 钢能承受 500 次循环。通过扫描电镜观察发现,H13 钢的热疲劳裂纹扩展速率为 5×10⁻⁶mm / 次,远低于 5CrNiMo 钢的 1.2×10⁻⁵mm / 次,这与其均匀分布的钒碳化物(VC)阻碍裂纹扩展有关。在实际压铸生产中,热疲劳性能优异的 H13 模具(经 200℃回火)比常规处理的模具寿命延长 40%,尤其适合铝合金高压压铸(压射比压≥100MPa)工况。
热作模具钢根据其工作温度和性能要求的不同,可分为低合金热作模具钢、中合金热作模具钢和高合金热作模具钢,不同类型的钢材在成分和性能上各有侧重,以适应不同的工作环境。低合金热作模具钢如 5CrMnMo 钢,合金元素总含量在 5% 以下,具有较好的韧性和导热性,但热强性和抗热疲劳性能相对较低,适用于工作温度相对较低(≤500℃)、载荷较小的热锻模等,如锻造小型轴类零件的模具。中合金热作模具钢以 H13 钢为,合金元素总含量在 5%-10% 之间,具有良好的综合性能,热强性、抗热疲劳性能和韧性都较为均衡,广泛应用于各种热作模具,如热锻模、热挤压模、压铸模等,工作温度可达 600℃。高合金热作模具钢如 3Cr2W8V 钢,合金元素总含量在 10% 以上,含有较多的钨、铬等元素,具有较高的热强性和耐磨性,但韧性相对较低,主要用于工作温度高(600-800℃)、载荷大的压铸模等,如压铸铜合金、铝合金的模具。不同类型的热作模具钢在实际应用中,能够根据模具的具体工作条件,提供合适的性能保障,确保模具的可靠运行。快速成型模具钢适合快速制造模具,缩短开发周期。
高速钢也是模具钢中的重要一员,虽然其主要应用于切削刀具,但在一些特殊的模具制造中也有使用。例如在制造高速冲裁模具时,高速钢的高硬度、高耐磨性以及良好的热硬性,使其能够在高速冲压过程中,保持刃口的锋利度,减少模具的磨损和崩刃现象。与普通冷作模具钢相比,使用高速钢制造的冲裁模具,在冲裁速度提高数倍的情况下,仍能保证模具的使用寿命,极大地提高了冲裁生产效率。模具钢的硬度是衡量其性能的重要指标之一。不同类型的模具钢硬度要求不同,冷作模具钢通常需要较高的硬度来抵抗磨损和变形,一般硬度在 HRC58 - 62 之间。以 D2 钢为例,它属于高碳高铬冷作模具钢,经过合适的热处理后,硬度可达到 HRC60 以上,在制造冷冲模、冷挤压模等模具时,能够承受度的压力和摩擦,保证模具的长期稳定工作。退火态模具钢便于切削加工,为后续加工做准备。江门P20模具钢采购
耐擦伤模具钢表面硬度高,抵抗擦伤能力强。GCR15模具钢按需定制
耐热性是热作模具钢必备的性能,它指的是钢材在高温环境下保持其硬度、强度和尺寸稳定性的能力,防止因温度过高而发生软化、变形等现象。热作模具在工作时通常会接触高温金属坯料或金属液,工作温度可达 300-1000℃,这就要求模具钢具有良好的耐热性。例如在压铸模具中,模具需要承受 600-800℃的铝合金液或锌合金液的反复冲刷和填充,每次填充都会使模具表面温度急剧升高,随后又快速冷却,这种剧烈的温度变化会导致模具表面产生热疲劳裂纹。3Cr2W8V 钢是常用的压铸模具钢,它在 600℃时仍能保持 HRC40 以上的硬度,具有较高的热强性和抗热疲劳性能。某压铸厂使用 3Cr2W8V 钢制造铝合金轮毂压铸模,模具在生产 5 万件轮毂后,表面仍无明显热疲劳裂纹,尺寸精度保持良好,而使用普通热作模具钢的模具在生产 2 万件后就因热疲劳失效,更换频率增加。GCR15模具钢按需定制