江苏模具钢材料

 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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 冷作模具钢

（1）分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。

◆ W组即水淬模具钢，有11个钢种，7个碳素模具钢，含碳量从0.7%-1.3%。

◆ O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%-1.55%，

◆ A组即空淬中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%。

◆ D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%-2.5%。

◆ S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%-0.6%。

用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组），粉末钢和工程陶瓷（PIM组），碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）。

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 为了迎合更多的行业领域的需求，产生了新型模具钢材。其在所属领域的重要程度也越来越大，塑胶模具钢材便是模具钢材中一个重要的种类，生活中运用到的范围也较为广。那么，常用的塑胶模具钢材种类有哪些呢？1、40CrMnMo7预硬塑胶模具钢材，是一款德国出产的磨具合金钢，用于凸轮轴、连杆。2、C45W钢属于中碳钢,价格便宜,加工容易,适合于高频感应加热淬火、火焰淬火等表面硬化处理。3、X40CrMoV51热作钢，韧性及延性佳，切削性抛光性优良，能抵抗温度聚变及热应力疲劳，热处理后尺寸稳定不易变形，红硬性优.2344钢材适合一般金属压铸，挤压模，复模下模。***OM，PS，PE，EP塑胶模。热作模具钢材适用于铝，锌，合金压铸模。4、X40CrMoV51热作钢，材质均匀，淬透性良好；优良的机械加工性能及抛光性能；高韧性及可塑性，多方位性质佳；良好的高低温耐磨；良好的抗高温疲劳性能，耐热性佳；内部组织结构细致，比常规熔炉钢优。

 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。

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 淬透性和淬硬性：

淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态；淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷作模具钢，淬硬性往往是主要的考虑因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢，一般模具尺寸较大，尤其是制造大型模具，其淬透性更为重要。另外，对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具，为了减少淬火变形，往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质，如空冷、油冷或盐浴冷却，为了得到要求的硬度和淬硬层深度，就需要采用淬透性较好的模具钢。 [2]

淬火温度和热处理变形

为了便于生产，要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些，特别是当模具采用火焰加热局部淬火时，由于难于准确地测量和控制温度，就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。

模具在热处理时，尤其是在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，特别是对于形状复杂的精密模具，淬火后难以修整，对于热处理变形程度的要求更为苛刻，应该选用微变形模具钢制造

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 由于热作模具钢工作条件的特点，因此会带来以下方面的问题：

（1）模腔表层金属产生热疲劳（龟裂）。热作模具的工作特点是具有间歇性．每次使热态金属成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因此．热模的工作状态是反复受热和冷却，从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用．其结果引起模腔表面出现龟裂，称为热疲劳现象，由此，对热模具钢提出了第二个基本使用性能要求．即具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素主要有：①钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢（C0.3%5～0.6%）合碳量过低．会导致钢的硬度和强度下降．也是不利的。②钢的临界点影响。通常钢的临界点（Acl）越高．钢的热疲劳倾向性越低。因此．一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗。 

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