热作模具钢与塑料模具钢

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2022-09-02 15:05:00

热作模具钢的开发情况

1、常用的热作模具钢

1)热锻模

主要牌号：

5CrNiMo（大中型锻模）；

5CrMnMo（小型锻模）。

不足：

用于更大截面或更高温度时，淬透性、热稳定性、热疲劳性及耐磨性不够。

2）热压模、压铸模

主要牌号：3Cr2W8V。

不足：高温强度较高，但钢的热疲劳性较差，韧性也不高。

2、新型热作模具钢

1）大截面热锻模具钢

（1）主要钢号：

45Cr2NiMoVSi（简称45Cr2）

5Cr2NiMoVSi（简称5Cr2）

3Cr2MoWVNi、3Cr2MoVNi（代号B2）

（2）45Cr2和5Cr的特点：

① 淬透性高

既含有较高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使 CCT曲线上的高温转变区上移，低温转变区显著右移，提高淬透性。

② 高温性能提高

具有二次硬化能力；

高温强度比5CrNiMo钢高50％；

热稳定性高出100～150℃；

冲击韧性则相当。

热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展的能力也强于5CrNiMo。

③ 寿命提高

用于12000t以下机械压力机模具及16t以下模锻模具，模具的使用寿命是5CrNiMo钢制造的同种模具寿命的几倍。

2）中小热锻模具钢

（1）问题

模具的表面温度可达600℃以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高温强度不能满足要求。

3Cr2W8V钢的高温韧性及热疲劳性能较差。

（2）新钢种

2Cr3Mo3VNb

3Cr3Mo3VNb

4Cr3Mo3W4VNb（代号GR）

（3）2Cr3Mo3VNb、3Cr3Mo3VNb特点：

① 加入3％Mo，提高淬透性、热稳定性、防止回火脆性的能力。

② 加入V和Nb，细化晶粒，降低过热敏感性。

③ 高温强度高、热稳定性好、塑性韧性好、冷热疲劳性、热磨损性能好。

④ 用于制造不锈钢（2Crl3）等热锻模，轴承凹模和辊锻模，效果显著。

（4）4Cr3Mo3W4VNb（代号GR）特点：

① 除Cr、Mo、V和Nb外，又加入了4％W，高温强度和热稳定性进一步提高；

② 且具有良好的冷热疲劳性能；

③ 适用于制造工作温度600-700℃的浅型腔中小锻模，也可用于铜合金热挤压模具。

3）压铸模具钢

（1）3Cr2W8V的问题

冷热疲劳性能较差；

模具的使用寿命不高。

2）新材料

4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）

4Cr5Mo2MnVSi（代号Y10）

① 4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）

——针对铜合金压铸模具而研制

特点

通过合理的成份配比，使其在达到高的热强性及热稳定性的同时，又保持了良好的韧性和塑性、抗冷热疲劳性能、

使用寿命明显高于3Cr2W8V。

应用

铜合金压铸模、热挤压和中小热锻模具。

② 4Cr5Mo2MnVSi（代号Y10）

——针对铝合金压铸模具而研制

特点

具有抗冷热疲劳性能好、热处理变形小、抗铝溶损性能好等优点，模具的使用寿命比3Cr2W8V钢提高一倍以上。

应用

铝合金压铸模、工作温度在600℃以下的中小热锻等模具。

4）铜、铝型材热挤压模具钢

（1）工况

穿孔针、底模等长时与高温铜坯接触、工况较苛刻。

用3Cr2W8V或4Cr5Mo5VSi钢，模具的使用寿命一直较低。

（2）4Cr3Mo2NiVNbB（代号HD）钢：

① 除加入3％Mo外，又增加了1％ Ni，进一步提高了钢的韧性和塑性。因此，其断裂韧性比3Cr2W8V钢高30％，使用寿命提高一倍。

② 并在轴承环热挤冲头和凹模、汽门挤压底模上成功应用。

（3）4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）钢：

制造铜合金挤压模底模和穿孔针顶头，模具的使用寿命也比3Cr2W8V钢制造的模具提高一倍以上。

5）高温玻璃模具钢

（1）性能要求

优良的抗高温氧化性能和冷热疲劳性能；

良好的耐腐蚀性能；

足够高的强度；

良好的抛光性能；

易于脱模。

（2）常用材料

铸铁、合金铸铁或3Crl3不锈钢制造。

（3）新材料

GY（代号）高温玻璃模具钢

成分：该钢是Si-Cr-Mo系预硬钢。

性能：

具有良好的冷热疲劳性能，优异的抗氧化性能，优良的抗热触性能和较高的玻璃粘附温度。

应用：

尤其适用于制造玻璃熔化或成型温度较高、表面质量要求高的玻璃制品模具。

3．塑料模具钢的开发情况

1）国内发展情况：

滞后、到目前为止仍未成完整系列的钢种。

2）常用的塑料模具钢：

45、40Cr；

T10A、GCrl5、CrWMn；

5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Crl2MoV等作补充。

3）新型塑料模具钢：

（l）预硬化型塑料模具钢

特点：

中碳低合金钢，在调质（HRC3O-40）后切削加工成型，直接使用。

应用：

主要用于制造复杂、精密和长寿命的大、中型塑料模具。

牌号：

3Cr2Mo、5CrNiMnMoVSCa（简称5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS（简称8Cr2）等。

例、3Cr2Mo（国内较早开发、目前已在生产）

工艺：

预硬处理：850～880℃淬火+580～640℃回火，

预硬至HRC28～35的硬度，然后再进行切削加工。

应用：

制造大、中型精密塑料模具，如电视机、洗衣机壳体等塑料模具，并已获得较大量应用。

另外，也可用于制造锌合金压铸模具。

（2）时效硬化型塑料模具钢

钢号：

10Ni3MnCuAl（代号PMS）、25CrNi3MoAl、Y20CrNi3AlMnMo（代号SM2）、 06Ni6CrMoVTiAl（简称06）等。

特点：

低碳，含Ni、Al、Ti、Cu、Mo等合金元素；固溶后硬度较低（一般HRC ≤32），易切削，再经低温时效处理，获得使用性能，模具变形很小。

应用：所以适用于制造高精度、复杂的热塑性模具。

例、10Ni3MnCuAl，代号PMS

工艺：经850士 20℃固溶后，硬度为HRC30～33；经 500℃左右时效后，弥散析出硬化相Al3Ni，基体硬度随之上升至HRC38～43。

具有优良镜面加工性能，模具表面粗糙度可达Ra0.05μm。

应用：适用于制造要求高镜面、高精度的各种热塑性塑料制品模具，如光学仪器：镜片模具，磁带内外壳和电话机、石英钟、车辆灯具等塑料壳体模具。

（3）耐蚀塑料模具钢

性能要求：

生产聚氯乙稀、氟化塑料、阻燃塑料等的模具需耐氟、氯等卤族元素气体的腐蚀，镀铬或采用耐腐蚀钢。

耐腐蚀塑料模具钢：

OCrl6Ni4Cu3Nb（代号PCR）—马氏体沉淀硬化不锈钢：1050℃固溶（空冷）→板条马氏体（HRC32～35