南通NAK80模具钢

 模具钢工艺性能和冶金质量方面有哪些特性。

1、氧含量。对模具钢一般都未规定钢中的允许的气体含量。随着氧含量的增加，氧化物的颗粒和数量都随之增加，钢的疲劳性能降低，热裂纹也容易产生。有人曾对4Cr5MoSiV1钢进行过试验，近年来，为了提高模具的制造质量。国内外的模具钢逐渐在向低氧含量的方向发展。2、疏松。疏松是钢的不致密性的表现。疏松多数出现在钢锭的上部及中部，在这些地方因为集中了较多的杂质和气体造成的。由于疏松缺陷的存在，降低了钢的强度和韧性，也严重地影响了加工后的表面的粗糙度，在一般的模具钢中的影响不是特别大，但如冷轧辊、大型的模块、冲头和塑料成形模具零件等都有较严格的要求。如深型腔的锻模和冲头要求疏松不超过1级或2级，用于表盘或透光件等的塑料模具用钢，要求疏松不超过1级。

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  热作模具钢在工作时承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触，反复地加热和冷却，其使用条件极其恶劣。为了满足热作模具的使用要求，热作模具钢应具备下列基本特性：

      (1)高的热稳定性。热稳定性是指钢材在高温下可长时间保持其常温力学性能的能力。热作模具工作时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具表面温度很高，一般为400～700℃。这就要求热作模具钢在高温下不发生热化，具有高的热稳定性，否则模具就会发生塑性变形，造成堆塌而失效。

      (2)优良的耐热疲劳性，热作模具的工作特点是反复受热受冷，模具一时受热膨胀，一时又冷却收缩，形成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反，交替产生的。在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的主要原因之一。所以热作模具钢必须要有良好的热疲劳性。

      (3)较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻模，工作时承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果模具没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。

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 偏析即钢的成分与组织不均匀性的表现，这是在模具钢的低倍组织的检验中常存在的一种缺陷。是钢锭在凝固过程中形成的，与钢的化学成分和浇注温度等有关。一般分为树枝状的偏析、方形偏析、点状偏析等。由于树枝状的偏析的存在，使负然各个不同的方向的力学性能表现出明显的差异。方形偏析是由于铸锭结晶时，在柱状晶的末端与锭心等轴晶区间，聚集了较多的杂质和孔隙而形成的。严重的方形偏析，对钢材的质量的影响是显着的，特别是切削加工量很大的零件或心部受力的模具零件。偏析除了影响模具钢力学性能的等向性外，对模具的抛光性能也有一定的影响。因此，国外相关的标准中有严格的规定。

 当今高强钢、超高强钢很好的实现了车辆的轻量化，提高了车辆的碰撞强度和安全性能，因此成为车用钢材的重要发展方向。但随着板料强度的提高，传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下，国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺，主要是利用高温奥氏体状态下，板料的塑性增加，屈服强度降低的特点，通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究，该技术被国外厂商垄断，国内发展缓慢。

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 模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。模具钢大致可分为：冷轧模具钢、热轧模具钢和塑料模具钢三类，用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢的性能要求也不同。

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 热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标，它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。

热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命，抗热疲劳性能高的材料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多；机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后，在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时，每一应力循环的扩展量；断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料，其中的裂纹如要发生失稳扩展，必须在裂纹前端具有足够高的应力强度因子，也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，如果模具材料的断裂韧性值较高，则裂纹必须扩展得更深，才能发生失稳扩展。

也就是说，抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命；而裂纹扩展速率和断裂韧性，可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此，热作模具如要获得高的寿命，模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。

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