根據(jù)磨具材料的特性,冷制模具鋼的成分特性如下:
1.鋼的碳含量
碳含量是決定冷作模具鋼特性的重要因素。一般來(lái)說(shuō),隨著碳含量的提高,鋼硬度、強(qiáng)度和耐磨性提高,可塑性和延展性降低。對(duì)于超耐磨冷作模具鋼,碳的質(zhì)量濃度一般控制在0.7%~2.3%,以獲得高碳鋼奧氏體,從而形成一定量的滲碳體;對(duì)于需要抗沖擊高韌性冷作模具,鋼材的碳質(zhì)量濃度一般控制在0.5%~0.7%,以保證磨具的足夠延展性。
2.細(xì)晶強(qiáng)化特性
冷模鋼細(xì)晶強(qiáng)化的關(guān)鍵特點(diǎn)是增加強(qiáng)滲碳體產(chǎn)生的原素,獲得足夠數(shù)量的鋁合金滲碳體,提高鋼的切削性能和回火穩(wěn)定性,從而滿足耐磨性和韌性的需要。添加的基本元素和功效概述如下:
?。?)錳錳將大大提高鋼的切割性能,大大降低鋼的MS點(diǎn),提高熱處理后殘留的奧氏體量,有利于避免產(chǎn)品工件變形、淬火、尺寸穩(wěn)定。但降低了鋼的傳熱性,具有很大的超溫敏感性,并增加了第二類回火的脆性。因此,錳應(yīng)與鉬、釩、鉻、鎢復(fù)合。耐沖擊性和高韌性冷作模具鋼的使用受到限制。
(2)硅硅還能提高鋼的切削性能和回火穩(wěn)定性,顯著提高變形抗性和沖擊疲勞抗性;還能提高抗氧化性和耐腐蝕性。但硅促進(jìn)鋼中碳以高純石墨的形式沉淀,導(dǎo)致滲碳趨勢(shì)嚴(yán)重,提高鋼的超溫敏感性和第二類回火脆性。
(3)鉻能顯著提高鋼的切削性能,有效提高鋼的回火穩(wěn)定性。隨著鎂含量的增加,鋼中相繼形成(Fe·Cr),C、(Fe·Cr),C、(Fe·Cr)AC等滲碳體具有良好的可靠性,從而降低鋼的超溫敏感性,提高鋼的耐磨性。鉻鈍化鋼表面,使鋼具有抗氧化作用。但高鉻含量也會(huì)增加滲碳體和殘留奧氏體的不均勻性。合金結(jié)構(gòu)鋼冷作模具鋼中鉻的質(zhì)量濃度一般為0.5%~1.5%;在大強(qiáng)韌性冷作模具鋼中,鉻的質(zhì)量濃度為4%~5%;鉻的質(zhì)量濃度為6%~12%,用于超耐磨微型模具鋼。
(4)鋁鉬能提高切削性能和高溫蠕變抗壓強(qiáng)度;回火穩(wěn)定性和二次硬化效果也強(qiáng)于鉻;可抑制鉻、錳、硅引起的二次回火脆性,但鉬也會(huì)增加滲碳趨勢(shì)。冷作模具鋼中鉬的質(zhì)量濃度一般為0.5%~5%。
(5)鎢鎢的一個(gè)主要特點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致二次硬化,顯著提高鋼的熱硬度;其提高耐磨性和降低鋼超溫敏感性的效果優(yōu)于鉬。但鎢會(huì)強(qiáng)烈降低鋼的傳熱性,過(guò)量鎢會(huì)繼續(xù)促進(jìn)鎢的滲碳體不均勻,降低鋼的強(qiáng)度和韌性。鎢的質(zhì)量濃度低于18%,而且常用鉬或釩代替鎢,從而降低鎢相對(duì)含量的發(fā)展趨勢(shì)。
(6)釩主要以V為主.C,方法存在于鋼中。因?yàn)閂.C,釩能顯著提高鋼的耐磨性和熱硬度;同時(shí),釩還能細(xì)化晶粒,降低鋼的超溫敏感性。但祝成分過(guò)高,也會(huì)降低鋼的可鍛性和切削性。因此,釩的質(zhì)量濃度一般控制在0.2%~1.5%。
(7)鉆、鎳鉆的主要功能是提高彈簧鋼冷作模具的熱硬度,提高二次硬化的實(shí)際效果。鉆孔是硬質(zhì)合金刀具冷作模具材料中不可缺少的粘合劑。
鎳不僅可以提高鋼的強(qiáng)度,還可以提高鋼的延展性,還可以提高鋼的切割性能;當(dāng)含量高時(shí),鋼的耐腐蝕性可以顯著提高。但鎳有提高第二類回火脆性的趨勢(shì)。