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模具钢的性能和应用－中国模具工业协会模具材料委员会 |
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来源：
时间： 2013-01-28 00:41
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模具钢的性能和应用
中国模具工业协会模具材料委员会
模具是制造业的重要基础工艺装备。模具品种繁多，共有10大类，其中冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具、橡胶模具、粉末冶金模具等是主要的几大类。模具的技术水平已成为衡量一个国家产品的重要标志之一，没有高水平的模具就没有高水平的产品。
模具性能的好坏、使用寿命的长短直接影响产品的质量和经济性。模具钢的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模具加工的质量和加工费用。选用合适的模具钢和热处理工艺方法，才能使模具获得优良的工作性能和较长的使用寿命。
一、 模具钢的性能
1． 冷作模具钢的使用性能和工艺性能
冷作模具钢在工作中受到的机械力作用，如拉伸、弯曲、冲击、疲劳等工作条件，从而发生变形、脆断、剥落、磨损等状况，而使模具产生早期失效。因此对冷作模具来讲，应具备抗形变、抗疲劳、抗磨损、抗断裂等能力。
衡量冷作模具抗形变力的主要技术指标是硬度、抗压强度、抗弯强度等。通过一次性脆断抗力和疲劳断裂抗力的测定，可了解冷作模具的断裂抗力。耐磨性也是冷作模具的主要基本性能之一，通过模拟试验，测定冷作模具钢不同化学成分及组织状态下的耐磨性，反映不同状况下的耐磨性水平。
冷作模具钢的工艺性能主要从锻造工艺性、切削工艺性、热处理工艺性等方面加以考虑。
锻造工艺性，决定冷作模具钢的可锻性能。切削工艺性，决定模具的可加工性。热处理工艺性要求材料退火工艺范围宽，淬透性好，淬硬性高，淬火变形倾向小，以及脱碳敏感低等要求。
2． 热作模具钢的使用性能和要求
热作模具钢主要有三大类，即热锻模、热挤压模和压铸模。热锻模在工作中承受很大的冲击力，模具工作面升温较高。锻打后，模具受到冷却，模具型腔与被锻材料相互摩擦，受到热磨损。热挤压模和压铸模，要求有较高的热稳定性和回火抗力。因此对热作模具钢来讲有几项基本性能。淬透性高，保证模具均匀的机械性能。冲击韧性高、热疲劳抗力高，导热性好，模具型腔散热快。为减少热变形，提高热作模具钢的强韧度和红硬性。
热作模具钢的工艺性能，主要也是要求可锻性好，加工性能优良，冷热疲劳性高，淬火变形倾向小等要求。
3． 塑料模具钢的使用性能和工艺性能
一般来讲，塑料模具钢工作时受变形抗力小，受热、受压、受磨损情况不严重。因此，和冷作、热作模具钢相比，它的基本性能要求并不太高。主要性能是要有较高的硬度，淬透性良好，淬硬层深，有足够的强韧性。对某些塑料产品来讲，对模具钢还要求有一定的耐蚀性。
塑料模具钢结构较复杂，精度要求高，其工艺性能也必须有保证。如热处理变形小，有较好的淬透性，机加工性能好，优良的抛光性以及耐磨性等。
二、 模具钢的选择和应用
模具钢选择和应用，由于其影响因素较多，一直是模具设计、制造方面的一个难题。通过对各类模具钢性能的了解、熟悉、掌握和使用，熟知模具材料最佳性能，制作与之相应的模具。了解产品的生产条件，选择合适的模具钢，加工制造模具，使模具钢发挥其最佳的性能。
1． 冷作模具
各种冷作模具，有不同的主要性能要求。例如：冲孔模具，要求有较高的强度和耐磨性以及良好的韧性，一般选用T8、Cr12MoV等冷作模具钢。冲压成型模，要求以耐磨性为主，可选用Cr12MoV、7CrSiMnMoV等。冷拉伸模具，要求耐磨性良好，淬透性好，热处理变形小，选用T10、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等。冷挤压模具，要求较高的强度和优良的耐磨性，可选用6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si
、高速工具钢等材料。
2． 热作模具
主要用于制造锤锻模、热挤压模、及压铸模，工作条件有较大的差别，选用热作模具钢时要根据其工作条件，选用合适的模具钢。
锤锻模是在高温、高压、高速冲击条件下工作的模具，要求较高的淬透性和良好的韧性、强度和耐磨性。一般选用5CrNiMo、5CrMnMo及3Cr3Mo3WV，要求较高，可用4Cr5MoSiV和4Cr5W2SiV等。
对热挤压模来讲，其加载速度较低，主要承受的载荷近似静载，要求高的热强性、耐磨性和热疲劳性能。选用4Cr5MoSiV、4Cr3Mo2MnVB、6Cr4Mo3Ni2WV等模具钢。
对压铸模要求高的热强性、热稳定性、良好的韧性、导热性及工艺性，以及冷热疲劳性能。可选用4Cr5MoSiV、4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNb等热作模具钢。
3． 塑料模具
塑料模具工作条件与冷作模具不同。一般在150~200℃下进行，除一定的压力外还承受温度的影响。
模架材料要求具有一定的强度和耐磨性，选用45、50钢经调质处理后使用。成型产品要求较高的强度和耐磨性。选用高碳工具钢、低合金工具钢。一些形状复杂、精度高的产品，要求良好的切削加工性、热处理变形小及优良的抛光性能。镜面性要求高的可选用10Ni3MnCuAl，有耐蚀性要求可选用4Cr13、马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr16Ni4Cu3Nb，一般要求选用3Cr2Mo、3Cr2MnNiMo、Y55CrNiMnMoV等。
实际上任何一种优质新型模具钢都难以满足模具的所有性能要求。在选择时，根据实际使用的条件，从模具钢的主要性能要求技术上来选用合适的模具材料。
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