热锻模具用钢选择及其应用

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锻造是工县五金产品生产中必不可少的工序,如何选择优良的热锻模具用钢,改善模具的使用寿命,降低生产成本,提高经济效益,已成为各生产企业共同关心的问题.
! Y  n3 s8 q9 ~# B4 \/ e; ]1热锻填具钢的工况条件
5 }+ }9 o3 W+ U. N' Z1.1以工具五金产品为铡,目前国内生产厂企业大多采用以摩摇压力机为主机的热锻成形工艺,即模具被装入压力机的通用模架中,对高温(1000℃左右)预锻坯件在模腔内作连续锻击,由于锻击速度较高(800-900件/小时),因此模腔表面温度可达到500-600℃左右
1.2为使坯件成形并达到预定的尺寸精度,囡此模块承受很大冲击力,而模腔则承受三向压应力.
. G; L7 X4 M; Z5 M13坯件在热态成形过程中,金属的流动与模腔表面发生相对摩擦
% |9 K6 q$ d) C1.4空行程时上下模的模腔处于冷却状态(自然空冷,压缩空气吹冷或喷雾玲却等),与工作时模腔受热状态相对应,因此热锻模具始终在热玲交变循环的状态下工作.
2常见的热锻接鼻失效
2.1热磨损高温金属在模腔中塑性流动时,与模腔表耐相对摩擦,导致模腔尺寸精度丧失而失效.
! L* o8 X) q5 s  w$ w9 Q* O4 Y2.2热变形当模腔寝面所承受.均高温和三向压应力其复台作用模具材料本身的屈服强发时,模腔因此发生凹塌而失效.
& p! X& _4 K$ `) t& y5 Y2.3开裂模具在锻击时,表面出现裂纹或碎断.有的则在基体内隐存微裂.
3热锻棋具失效的原因
3.1设计不合理如预锻坯不当,模底清角,飞边槽(沟)体积及桥部尺寸不恰当等.
, O0 e( q9 J1 Y" q% v  F3.2选材不当模具材料性能不能满足热锻模工作条件.
$ }% l, e" k9 _( }; D2 |3.3热处理不当热处理工艺不正确,控温仪表失灵等.3
.4操作不当锻件的始锻温度太低,锻坯在模腔中偏位,:模复击等.
3.5锻件与压机不匹配如锻击力远远超出锻件的变形抗力.
( B2 P8 H! V' Q3.6模具原材料的冶金质量问题如低倍组织超标,钢锭与模坯截面的锻压比太小,不足以破碎网状碳化物.
" _9 i2 z' C" `! r) F& @9 _$ G8 j3.7模具管理混乱如无模卡,无检验,甚至钢材混杂.总之模具的失效原因是综台性的,应在设计,选材,制造,使用等过程中加以克服.
! N! E8 _' i' R. o. y3 b- q4热锻接具材料的性艟要求热锻模具是在机械载荷与温度均发生循环变化的条件下工作,因此选材必须尽可能满足下列性能要求:
" _  u' ]6 z$ t# ~* J1 m(1)高红硬性(印好的高温耐磨性)当模腔表面温度达到500～600℃时,仍具有较高的硬度.
# K* T  g. Q8 p3 _; L- V8 L(2)高温强度高主要指材料在500600℃的高温下,具有较高的屈服点.
(3)高冲击韧性对热锻模具材料而言,其值应不低于4.
(4)高抗断裂韧性热锻模具材料要有较高的值,以提高对模具裂纹扩展速率的控制(延缓裂纹扩展).
(5)高抗热疲劳性热锻模具材料应具有较高的抗冷热循环产生交变应力的能力.从目前的情况看,热锻模具钢要完全具备上述性能是有困难的,但是片面强调某一性能也不足取,如红硬性十分好的模具钢,其冲击韧性就较差,制成模具后,虽然不易磨损和凹塌,却会过早碎裂,没有意义.因此,选材对应综合考虑上述五点性能.
7 M' T5 [5 ~$ D; w6 j- f5热锻横具用钢的分类与选择
& D( X5 [1 ^6 [% e热锻模具用钢通常分为中碳低合金,中碳中台金和中碳高合金三类.在实际应用中,由于中碳低合金热锻模具钢的红硬性,高温强度转低,一般只作为空气锤的锤锻模具甩钢,尤其是5和5的淬透性差,只能用作中,小锤锻模具,5:和45可用于中,大锤锻模具.而中碳高合金热锻模具钢虽然有很高的红硬性和高温强度,但其韧性低,抗热疲劳巨差却是致命的缺陷.尽管目前相当多的企业仍采用此类材料制作热锻模具,可是在笈用中因开裂而导至模具失效,令人大伤脑筋
/ _) c! F% m! P2 g" `# _9 C选用中磷中台金热锻棋具钢制怍摩擦压力机用的热锻模较为适宜,由于此类钢强韧兼备,综合性能较好,能够有效地克服多种因素造成的模具失效,具有较好的经济效益.
* j- p/ y2 C5 t$ x6简介328钢
328钢从本世纪20年代开始研制,迄今已有七十年历史,原先是作为高速钢研制的,因未获成功,被用作热作模具钢种而保留下来.其化学成分与现在的942十分卡¨近,因此索有半高速钢之称.该钢种含碳0.35%(平均)是亚共析成分,由于宙8致使析点向左偏移,实际已进入过共析区域,故届于马氏体钢类.由于含量较高,使该钢具有良好的红硬性和高温强度,因此被应用了几十年之久,至今国内仍广泛采用.但是该钢种却存在二大不可克服的缺点;
1)冲击韧性低(因原子直径大,溶入晶格中使之畸变,使材料脆化),
1 z  V- O* y9 j/ b2)抗热疲劳性差,抵抗裂纹扩展能力弱.当今国际上正逐渐淘汰该钢种.328钢的二次硬化峰值温度为55～570℃左右,比重=8.35,其制作的模具在使用中出现的失效形式为凹塌和碎裂.
: c! @* K# g6 B, a  Y7简介3(45)钢美
# h2 L7 ^! u# \  X3 y% P1 }国使用的5系热作模具钢是从本世纪3年代开始研制的,由于其综台性能好,50年代就传入欧洲,到60年代被工业发达国家普遍采用.美国大型特殊钢厂只生产!,2,3,211个钢号,其代表牌号是13.,其抗热性能不如328钢,这是因为钨碳化物不易集聚长大所致.由2=13钢含有,0,等碳化物形成元素,使其具有二次硬化能力,在冲击韧性,热疲劳性以及抗裂纹扩展能力等诣项性能上,远比328优越13钢的比重7.71
13钢的二次硬化峰值温度在50℃附近,5℃时,随着温度的继续高,其硬度急剧下降我厂是从86年开始,对3钢进行直用研究的,87年已在部分手工具产品的热锻模上正式应用,迄今热锻模具用钢已大部分被8钢代替,并取得了可观的经济效益.
8   328钢与13钢的分析对比
; ^/ ]' Q1 K" e3 j. q328钢与13钢在材料性能,热处理工艺,应用情况和经济效益等方1的对比见附表.
9提高热锻模具使用寿命的措施
" p, U8 u4 `, f3 X8 ?9.1设计除了成形模的型腔设计力求正确外,从原材料到锻件之问柏各预制
9.2热锻模具的选材
是提高模具寿命的基础,应熟悉各类材料的性能和特点,经过分析对比,确定最台适的材料
9.3模具材料的冶金质量严格地说,热锻模具钢的冶炼质量不亚于航空材料