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模具钢中碳化物和夹杂物的化学成分、晶粒大小、纯净度、数量、形态、大小和分布,以及热处理制度和热处理后模具钢的金相组织对钢的韧性有很大影响。特别是钢的纯净度和热加工变形对其横向韧性的影响更为明显,钢的韧性、强度和耐磨性往往是矛盾的。通过合理选择钢的化学成分,采用合理的精炼、热加工和热处理工艺,使模具材料的耐磨性、强韧性达到佳匹配。
适用于承受强烈冲击载荷的模具。比如冷加工模的冲头,锤头的热锻模,冷镦模,热锻模等。模具钢的韧性很重要。对于高温工作的模具,还考虑其高温韧性;然而,对于承受多向冲击载荷的模具,还考虑各向同性的影响。
强度是指钢在使用中抵抗变形和断裂的能力。对于模具来说,是整个成型面或各部分在使用过程中抵抗拉力、压缩力、弯曲力、扭力或综合力的能力。
测量钢材强度的常用方法是拉伸试验。对于在压缩条件下工作的模具,通常给出压缩强度。
对于模具钢,尤其是高碳含量的冷作模具钢,由于其塑性较差,一般不采用抗拉强度,而采用抗弯强度作为实用指标。弯曲试验产生的应力状态与模具许多工作面产生的应力状态非常相似,能够准确反映材料成分和微观组织因素对性能的影响。弯曲试验即使对极脆的材料也能反映出一定的塑性。
在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18Mo制造。经淬火、回火处理后硬度可达52-55HRC,同时可量具具有良好的耐腐蚀性和足够的耐磨性。
若量具要求特别高的耐磨性和尺寸稳定性,可选用渗氮钢38 CrMoA1或冷作模具钢Cr12MoV。
38 CrMoA1钢经调质处理后精加工成型,然后再氮化处理和研磨;Cr12MoV钢经调质或淬火,回火后再进行表面渗氮或碳、氮共渗。
热处理后,可使量具具有高耐磨性、高耐蚀性和高尺寸稳定性。
合金刃具钢是在碳素刃具钢的基础上加入某些合金元素而发展起来的,其目的是克服碳素刃具钢的淬透性低、红硬性差、耐磨性不足的缺点。
合金刃具钢的含碳量在0.75%~1.5%,合金元素总量则小于5%,所以又称低合金刃具钢。加入的合金元素为Cr、Mn、Si、W和V等。
其中Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬透性,同时强化马氏体基体,提高回火稳定性;W和V还可以细化晶粒;Cr、Mn等可溶入渗碳体,形成合金渗碳体,有利于钢耐磨性的提高。
另外,Si使钢在加热时易脱碳和石墨化,在使用中应注意。如Si、C同时加入钢中,则能降低钢的脱碳和石墨化倾向。
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