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小结;小结
冷作模具钢
1 冲裁模:淬火+低温回火 表面处理
2 冷镦模:淬火+多次低温回火
中温淬火+中回 表面处理
3 冷挤压模:淬火+低温回火 表面处理
4 拉深模:分级淬火+低温回火或高温回火
实例分析:工作条件、失效形式、性能要求、选材、加工路线、热处理工艺;成分;工艺性能; 常用的热作模具钢
分析、讲解基本思路:
性能
应用材料
热处理(预先热处理、最终热处理)
特例及其它要求材料;第三章 热作模具钢(内容要点);第三章 热作模具材料;工件的热锻成型过程;热作模具材料的性能要求及成分特点
性能要求:
较高的高温强度和良好的韧性(高温冲击)
良好的耐磨性能(磨损、氧化腐蚀、铁屑研磨)
高的稳定性(高温下不塑变,保持高的力学性能)、优良的耐热疲劳性(冷热、收缩膨胀会产生热应力,形成龟裂,热疲劳)
高的淬透性(需要整体性能)、良好的导热性及成型加工工艺性能;热作模具钢与冷作模具钢性能要求对比;热锻机;成分
碳:由于热作模具钢要求是高温强韧性,其次为耐磨性,因此含碳量不宜过高或过低,一般<0.5%,以保证韧性
强化铁素体和增加淬透性的元素:
Cr、Mn、Si、Mo、Ni
防止回火脆性,提高红硬性和二次硬化效果:W、Mo
提高高温强度和热疲劳抗力:Cr、W、Si;热作模具钢及热处理
分类:
用途:热锻模、热挤压模、压铸模、热冲裁模
工作温度:低耐热钢(350~370℃)、中耐热钢
(550~600℃)、高耐热钢(580~650℃)
性能:高韧性、高热强、高耐磨(热作模具钢) ;按用途分;热作模具钢的热处理;冷作模具钢分类;热锻模用钢及热处理
工作条件:高温(>1000℃)、高压、高冲击载荷(可达几t)、较大的摩擦,还具有较大的热应力
失效形式:热疲劳裂纹、开裂、磨损
性能:高温强韧性,良好的耐磨性和耐热疲劳性、高的淬透性;典型钢种:
① 5CrNiMo:良好的综合力学性能和淬透性,适用于制造形状复杂、冲击负荷大,要求强度和韧性较高的、300~400mm的大中型锻模;
② 5CrMnMo :其冲击韧度和淬透性、耐磨性低于5CrNiMo ,适于制造受力较轻的、<250mm的小型模具
上述两种材料,在较大截面和较高温度热稳定性、热疲劳性及淬透性都不够,难以满足制作中型、大型或超大型锤锻模; ③ 45Cr2NiMoVSi(简称45Cr2)、
5Cr2NiMoVSi(简称5Cr2),两者中既含有较高的Cr、Ni、Mo,又加入了少量的V, CCT、TTT曲线移向高温区,并向右移,提高淬透性;具有二次硬化效果(Mo);具有较高的高温强度、热稳定性及强韧性;较好的热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展能力;寿命延长
适宜制造高强韧性、大截面锤锻模; 除了以上讲解的热锻模具材料以外,还有国内外近年来研制的
4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV1、
4Cr5W2VSi、 4CrMnSiMoV、
5Cr2NiMoVSi等;材料选用
锤锻模材料选用举例及硬度要求 ;热处理
① 工艺路线:下料 锻造 退火 机械粗加工 无损检测 成型加工 淬、回火 钳修 抛光
② 锻造和退火:锻造的加热温度1100~1150℃,始锻温度为1050~1100℃,终锻温度800~850℃冷至150~200℃空冷。退火得到珠光体和铁素体组织
主要锤锻模具钢的退火工艺; ③ 无损检测
④ 淬火、回火:
淬火:加热温度: 5CrMnMo—830~850℃
5CrNiMo—830~860℃、45Cr2—950~980℃
加热方式:为防止氧化脱碳,通常采用盐浴1min/mm、箱式2~3min/mm(加保护)
保温时间:τ = α D (真空)
冷却:油淬、分级淬火(适用于小型模具,分级温度为150~180℃)或等温淬火,常采用油淬 ; 油淬时,有一些小窍门,经常在生产中应用
⑴ 为减少变形,要先在空气中预冷,应预冷至750~780℃再淬火;
⑵ 为防止淬火时应力过大而开裂,尽量采用油循环(油温40~70℃),判断出油时间可从以下:Ⅰ锻模表面只冒青烟而不着火(一般在150~200℃);Ⅱ 从声音判断;Ⅲ从振动来看;Ⅳ 在油中的停留时间,一般小型锻模为15~20min,中型的为25~45
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