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模具鋼基礎知識
模具鋼基礎知識

模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼種。模具是機械制造、無線電儀表、電機、電器等工業部門中制造零件的主要加工工具。模具的質量直接影響著壓力加工工藝的質量、產品的精度產量和生產成本,而模具的質量與使用壽命除了靠合理的結構設計和加工精度外,主要受模具材料和熱處理的影響。

模具鋼大致可分為:冷軋模具鋼、熱軋模具鋼和塑料模具鋼三類,用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同,工作條件復雜,因此對模具用鋼,按其所制造模具的工作條件,應具有高的硬度、強度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同,工作條件復雜,因此對模具用鋼的性能要求也不同。

冷軋模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具用鋼,按其所制造具的工作條件,應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼,碳質量分數在0.80%以上,鉻是這類鋼的重要合金元素,其質量分數通常不大于5%。但對于一些耐磨性要求很高,淬火后變形很小模具用鋼,最高鉻質量分數可達13%,并且為了形成大量碳化物,鋼中碳質量分數也很高,最高可達2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高,其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。

熱軋模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型,包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外,還要承受反復受熱和冷卻的作用,而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外,還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性和耐蝕性,此外還要求具有較高的淬透性,以保證整個截面具有一致的力學性能。對于壓鑄模用鋼,還應具有表面層經反復受熱和冷卻不產生裂紋,以及經受液態金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼,碳質量分數在0.30%~0.60%,屬于亞共析鋼,也有一部分鋼由于加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。

塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩定性和耐蝕性等性能。此外,還要求具有良好的工藝性,如熱處理變形小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導熱性好和工作條件尺寸和形狀穩定等。一般情況下,注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼;熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。

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