熱加工模具包括錘鍛模具、熱擠壓模具和壓鑄模具 如前所述,熱作模具鋼的工作條件主要以與熱金屬接觸為特征,這是與冷作模具鋼工作條件的主要區別。 因此,它將帶來以下兩個問題:
(1)模具型腔的表面金屬被加熱 通常錘鍛模工作時,模腔表面溫度可達300 ~ 400℃以上,熱擠壓模可達500 ~ 800℃以上。壓鑄模具的型腔溫度與壓鑄材料的類型和澆注溫度有關。 例如,鑄造黑色金屬時,型腔溫度可達1000℃以上 如此高的使用溫度將顯著降低模腔的表面硬度和強度,并且在使用中容易發生堆疊。 因此,熱模具鋼的基本性能要求是高的熱塑性阻力,包括高溫硬度、高溫強度和高的熱塑性阻力,這實際上反映了鋼的高回火穩定性。 因此,可以找到熱模具鋼合金化的第一條途徑,即加入鉻、鎢、硅等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。
(2)型腔表面金屬的熱疲勞(開裂) 熱模的工作特性是間歇性的。每種熱金屬成型后,模腔表面必須用水、油、空氣和其他介質冷卻。 因此,熱模的工作狀態被反復加熱和冷卻,從而導致模腔的表面金屬因熱而反復膨脹,因冷而收縮,即反復承受拉伸和壓縮應力。結果導致模腔表面開裂,稱為熱疲勞。因此,提出了熱模具鋼的第二個基本性能要求,即高抗熱疲勞性。 一般來說,影響鋼抗熱疲勞性能的主要因素有:①鋼的熱導率 鋼具有高導熱率,這可以降低模具表面金屬的加熱程度,從而降低鋼的熱疲勞傾向。 一般認為鋼的熱導率與碳含量有關,碳含量高時熱導率低,因此高碳鋼不適合熱作模具鋼。 生產中通常使用中碳鋼(0.3% C5 ~ 0.6%)。低碳含量會導致鋼的硬度和強度降低,這也是不利的。 (2)鋼的臨界點的影響 通常,鋼的臨界點(Acl)越高,鋼的熱疲勞傾向越低。 因此,鋼的臨界點通常通過添加合金元素鉻、鎢、硅來提高。 從而提高鋼的抗熱疲勞性。
冷加工模具鋼主要用于制造沖裁模具(如沖裁模具、切邊模具、沖頭、剪刀)、冷鐓模具、冷擠壓模具、彎曲模具、拉絲模具等。因此,冷加工模具鋼主要關注硬度和耐磨性 碳含量高,合金元素主要提高淬透性和耐磨性。 熱加工模具主要有錘鍛模具、熱擠壓模具和壓鑄模具
熱作模具鋼對硬度有適當的要求,重點是紅色硬度、導熱性和耐磨性。 熱作模具的工作條件主要是與熱金屬接觸,所以碳含量低,合金元素主要是為了增加淬透性、耐磨性和紅色硬度。