記錄八個要點(diǎn)成為模具鋼識別高手

模具在現(xiàn)代制造業(yè)中占有日益重要，應(yīng)用非常的廣泛：汽車、電器、玩具、航空等制造業(yè)中70％以上的零件采用模具制造加工。但目前我國高質(zhì)量的模具大量依賴進(jìn)口，分析其主要原因，不在于我們的優(yōu)質(zhì)鋼煉鋼水平，而是沒有認(rèn)識到整個模具鋼質(zhì)量的提高是一個系統(tǒng)控制過程。除冶金質(zhì)量外，制造過程中的鍛壓加工、預(yù)備熱處理、機(jī)械加工和最終熱處理都將影響模具的內(nèi)部組織和應(yīng)力狀態(tài)，從而決定模具的最終使用性能。

那么，怎么樣選擇一口好鋼呢？下面通過八個要點(diǎn)教你快速成為一個識別高手。

1、模具鋼在工作性能方面的要求

①硬度

模具在工作時受力狀態(tài)是復(fù)雜的，如熱作模具通常在交換的溫度場下承受交變應(yīng)力作用，因此它應(yīng)具有良好的抗軟化或塑性變形狀態(tài)的能力，在長期工作環(huán)境下仍能保持模具的形狀和尺寸精度。硬度是模具鋼的生要性能之一。對冷作模具的硬度一般選擇在58HRC以上，而熱作模具尤其是要求高的抗熱疲勞性能的模具，通常硬度在45HRC左右。對普通使用的塑料模具，一般硬度要求在35HRC左右。

②強(qiáng)度與韌性

零件在成形使模具承受著巨大的的沖擊、扭曲等負(fù)荷，尤其是現(xiàn)代高速沖壓、高速精密鍛造和液態(tài)成形等技術(shù)以及一次成形技術(shù)的發(fā)展，模具承受著更大的負(fù)荷，往往由于鋼材的強(qiáng)度和韌度不夠，造成型腔邊緣或局部塌陷、崩刃或斷裂而早期失效，因此模具熱處理后應(yīng)具有較高的硬度和韌度。

③耐磨性

零件成形時材料與模具型腔表面發(fā)生相對運(yùn)動，使型腔表面產(chǎn)生了磨損，從而使得模具的尺寸精度、形狀和表面的粗糙度發(fā)生變化而失效。磨損是一種復(fù)雜的過程，影響因素很多，除取決于作用于模具的外界條件外，還在很大程度上取決于采用鋼材的化學(xué)成分不均勻性、組織狀態(tài)、力學(xué)性能等。

④疲勞性能

模具工作時承受著機(jī)械沖擊和熱沖擊的交變應(yīng)力，熱作模具在工作的過程中，熱交變應(yīng)力更明顯地導(dǎo)致模具熱裂。受應(yīng)力和溫度梯度的影響而引起裂紋，往往是在型腔表面形成淺而細(xì)的裂紋，它的迅速傳播和擴(kuò)展導(dǎo)致模具失效。另外，鋼的化學(xué)成分及組織的不均勻，鋼中存在的冶金缺陷如非金屬夾雜物，氣孔、顯微裂紋等均可導(dǎo)致鋼的疲勞強(qiáng)度降低，因?yàn)樵诮蛔儜?yīng)力的作用下，首先在這些薄弱地區(qū)產(chǎn)生疲勞裂紋并發(fā)展為疲勞破壞。

⑤粘著性

工模具零件的表面由于兩金屬原子相互摭用或單相擴(kuò)散的作用，往往會有一些被加工金屬粘附著，尤其是一些切削、剪切工具和沖壓工具的表面會產(chǎn)生粘附或結(jié)疤現(xiàn)象，這會影響刃口的鋒利程度和局部組織、化學(xué)成分的改變，使刃口部分崩裂或粘附金屬的脫落劃傷模具，使工件表面粗糙。

⑥拋光和蝕刻性能

隨著模具，特別是塑料模具的廣泛使用，低的表面粗糙度值已經(jīng)十分必要，低的表面粗糙度值影響到模具的壽命和生產(chǎn)效率及制品的質(zhì)量。高的表面質(zhì)量可以減輕腐蝕；減小開裂的危險，拋光鋼材的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度及碳化物分布必須均勻。

2、模具鋼在工藝性能方面的要求

①可加工性

鋼材的可加工性主要包括被切削加工性和冷熱塑性變形兩種，它取決于鋼的化學(xué)成分、熱處理后的組織和冶金生產(chǎn)的內(nèi)部質(zhì)量，近些年來，為了改善鋼的可加工性，在一些鋼中加入易切削元素或改變鋼中的夾雜物的分布狀態(tài)，從而提高模具鋼的表面質(zhì)量和減少模具的磨損。在熱加工時，對一些高碳高合金的模具鋼，特別 是改善碳化物的形態(tài)和分布、晶粒大小和奧氏體合金化程度十分重要。

②淬透性和淬硬性

模具對這兩種性能的要求根據(jù)工作條件不同是各有側(cè)重的，對于要求整個截面的硬度均勻性高的模具如錘鍛模用鋼，則其具有高的淬透性更顯重要，而對只要求有高硬度的小型模具，如沖裁落料模具鋼，則更偏重于高淬硬性。

③熱處理變形性

模具零件在熱處理時，要求變形小，各個方向要有相近的變化，且組織穩(wěn)定。淬火變形小，除與淬火溫度、時間和冷卻介質(zhì)等因素有關(guān)外，它主要取決于鋼的成分均勻、冶金質(zhì)量和組織穩(wěn)定性。

④脫碳敏感性

模具鋼在鍛造、退火或淬火時，在無保護(hù)氣氛下加熱，其表面會產(chǎn)生氧化脫碳等缺陷，從而使模具在耐用度下降。脫碳除了與熱處理工藝、設(shè)備有關(guān)外，就材料本身而言，主要取決于鋼的化學(xué)成分、特別是碳含量，在含有較高的硅、鉬等元素時，也會加劇脫碳。

3、模具鋼在冶金質(zhì)量方面的要求

高的冶金質(zhì)量才能發(fā)揮鋼的基體本特性，模具鋼的內(nèi)部冶金質(zhì)量與它的基本性能有同等的重要意義，在研究性能的同時，必須研究冶金質(zhì)量影響因素。一般較常遇到模具鋼的內(nèi)外質(zhì)量問題有以下幾個方面：

①化學(xué)成分的均勻性

模具鋼通常是含有多元素的合金鋼，鋼在錠模具中從液態(tài)凝固時，由于選分結(jié)晶的緣故，鋼液中各種元素在凝固的結(jié)構(gòu)中分布不均勻而形成偏析，這種化學(xué)成分的偏析將造成組織和性能的差異，它是影響鋼材質(zhì)量的重要因素之一。降低鋼的偏析度，可以有效地提高鋼的性能。近些年來，國內(nèi)外很多冶金廠都在致力研究生產(chǎn)成分均勻、組織細(xì)化的鋼材。

②有害元素的含量

硫和磷在鋼凝固過程中形成磷化物和硫化物而在晶界沉淀，因而產(chǎn)生晶間脆性，使鋼的塑性降低，過高的S、P含量，會使鋼錠在軋制時易產(chǎn)生裂紋，而且會大大降低鋼的力學(xué)性能。

③鋼中的非金屬夾雜物

質(zhì)量良好的鋼材不僅化學(xué)成分要符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并且鋼中的非金屬夾雜物的含量要盡可能地少，因?yàn)榉墙饘賷A雜物在鋼中所占的體積雖然很小，但對鋼材的性能影響卻很大。減少鋼中的非金屬夾雜物是煉鋼的主要任務(wù)之一。

4、白點(diǎn)

白點(diǎn)是熱軋鋼坯和大型鍛件中比較常見的缺陷，是鋼的內(nèi)部破裂的一種。

白點(diǎn)的存在對鋼的性能有極為不利的影響，這種影響主要表現(xiàn)在使鋼的力學(xué)性能降低，熱處理時使鍛件淬火開裂，或使用時發(fā)展成更為嚴(yán)重的破壞事故，所以在任何情況下，都不能使用有白點(diǎn)的鍛件。不同的鋼對白點(diǎn)的敏感程度是不同的，一般認(rèn)為容易發(fā)生白點(diǎn)的鋼有鉻鋼、鉻鉬鋼、錳鋼、錳鉬鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻鎢鋼等。其中以含W（C）大于0.30%、W（Cr）大于1%、W（Ni）大地2.5%的馬氏體鉻鎳鋼及鉻鎳鉬鋼等對白點(diǎn)的敏感性最大。

5、氧含量

對模具鋼一般都未規(guī)定鋼中的允許的氣體含量。隨著氧含量的增加，氧化物的顆粒和數(shù)量都隨之增加，鋼的疲勞性能降低，熱裂紋也容易產(chǎn)生。

6、碳化物的不均勻度

碳化物是絕大多數(shù)模具鋼的必需組分，除可溶于奧氏體的碳化物外，還會有部分不能溶于奧氏體的殘留碳化物。碳化物的尺寸、形態(tài)、分布對模具鋼的使用性能等有十分重要的影響。關(guān)于碳化物的尺寸、形狀和分布是與鋼的冶煉方法、鋼錠的凝固條件以及熱加工變形條件等有關(guān)。

7、偏析

偏析即鋼的成分與組織不均勻性的表現(xiàn)，這是在模具鋼的低倍組織的檢驗(yàn)中常存在的一種缺陷。是鋼錠在凝固過程中形成的，與鋼的化學(xué)成分和澆注溫度等有關(guān)。一般分為樹枝狀的偏析、方形偏析、點(diǎn)狀偏析等。

8、疏松

疏松是鋼的不致密性的表現(xiàn)。疏松多數(shù)出現(xiàn)在鋼錠的上部及中部，在這些地方因?yàn)榧辛溯^多的雜質(zhì)和氣體造成的。由于疏松缺陷的存在，降低了鋼的強(qiáng)度和韌性，也嚴(yán)重地影響了加工后的表面的粗糙度。