冷制模具鋼的成分特點(diǎn)如下:
1.鋼的含碳量
碳含量是影響冷模具鋼性能的決定性因素。一般來(lái)說(shuō),隨著碳含量的增加,鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性增加,塑性和韌性變差。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在0.7%~2.3%獲得高碳馬氏體,形成一定量的碳化物;對(duì)于需要抗沖擊的高強(qiáng)度韌性冷模具,鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在0.5%~0.7%,以確保模具獲得足夠的韌性。
2. 合金化特性
冷模鋼合金化的主要特點(diǎn)是:添加強(qiáng)碳化物形成元素,獲得足夠數(shù)量的合金碳化物,提高鋼的淬火和回火穩(wěn)定性,以滿足耐磨性和韌性的要求。添加的主要元素及其功能如下:
(1)錳錳會(huì)強(qiáng)烈提高鋼的淬透性,大大降低鋼的淬透性Ms點(diǎn),提高淬火后殘留的奧氏體量,有利于防止工件變形、淬裂,穩(wěn)定形狀尺寸。但降低鋼的導(dǎo)熱性,過(guò)熱敏感性大,加劇第二類(lèi)回火脆性。因此,錳應(yīng)與鉬、釩、鉻、鎢一起添加??箾_擊和高韌性冷模具鋼的用量有限。
(2)硅會(huì)提高鋼的淬火性和回火穩(wěn)定性,顯著提高變形阻力和沖擊疲勞阻力;它還可以提高抗氧化性和耐腐蝕性。但硅促進(jìn)鋼中碳以石墨形式沉淀,導(dǎo)致脫碳傾向嚴(yán)重,增加鋼的過(guò)熱敏感性和二次回火脆性。
(3)鉻能顯著提高鋼的淬透性,有效提高鋼的回火穩(wěn)定性。隨著鉻含量的增加,鋼中依次產(chǎn)生(Fe·Cr),C、(Fe·Cr),C、(Fe·Cr)aC這些碳化物具有良好的穩(wěn)定性,從而降低了鋼的過(guò)熱敏感性,提高了鋼的耐磨性。鉻鈍化鋼表面,使鋼具有抗氧化能力。但高鉻含量會(huì)增加碳化物的不均勻性和殘留的奧氏體量。低合金冷模具鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.5%~1.5%;在高韌性冷作模具鋼中,鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~5%;在高耐磨微變形模具鋼中,鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%~12%。
(4)鋁鉬可提高淬火和高溫蠕變強(qiáng)度;回火穩(wěn)定性和二次硬化效果也強(qiáng)于鉻;抑制鉻、錳、硅引起的第二次回火脆性,但鉬會(huì)增加脫碳傾向。冷模鋼中常用的鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.5%~5%。
(5)鎢鎢的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它會(huì)導(dǎo)致二次硬化,顯著提高鋼的熱硬度;它比鉬具有更好的提高耐磨性和過(guò)熱敏感性。然而,鎢會(huì)強(qiáng)烈降低鋼的導(dǎo)熱性,過(guò)量的鎢也會(huì)使鎢的碳化物不均勻,降低鋼的強(qiáng)度和韌性。在高承載能力的冷模具鋼中,鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于18%,并有用鉬或釩代替鎢以降低鎢含量的趨勢(shì)。
(6)釩主要以釩為主V.C,鋼中存在形式。V.C,釩穩(wěn)定不溶,硬度高,能顯著提高鋼的耐磨性和熱硬度;釩還能細(xì)化晶粒,降低鋼的過(guò)熱敏感性。但我希望含量過(guò)高會(huì)降低鋼的可鍛性和磨削性。因此,釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在0.2%~1.5%。
(7)鉆、鎳鉆的主要作用是提高高速鋼冷作模具的熱硬性,增強(qiáng)二次硬化效果。在硬質(zhì)合金冷作模具材料中,鉆是重要的粘結(jié)劑。
鎳不僅可以提高鋼的強(qiáng)度,還可以提高鋼的韌性,還可以提高鋼的淬火性;當(dāng)含量較高時(shí),可以顯著提高鋼的耐腐蝕性。但鎳有增加第二類(lèi)回火脆性的傾向。