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鍛造模具材料的(de)物理性能知識

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在模具使用溫度(室(shì)溫至較高工作溫度)範圍內具有良好(hǎo)的抗拉強度、屈服強度、斷麵收縮率、延伸率(lǜ)、衝擊韌(rèn)性和硬度等(děng)力學(xué)性能的匹配。


1)抗拉強度和屈服強度


不同(tóng)類型的模具對鍛造模具材料所要求的力學性能具體(tǐ)指標有所側重,同時不應僅(jǐn)考慮室溫力學性能而忽視更重要的實際工作溫(wēn)度的性能(néng)指標(biāo);切忌(jì)追求(qiú)盲目脫離實際的全麵高指標。例如:在冷鍛變形(xíng)抗力極高的難變形合金鍛件時,當模具承受的應(yīng)力超過(guò)鍛(duàn)造模具材料在使用溫度下的抗拉強度時,會導致模具開裂報廢;如(rú)果模具承受的應力超過(guò)鍛造模具材料在使用溫度下的屈服強度時,則會引起模具(jù)塌陷等永久變形,導致鍛件超差。在這(zhè)種條件下,就要選擇抗拉(lā)強度和屈服強度高的鍛造模具材料,一般,鍛造(zào)模具材料的抗(kàng)拉強度應大於應承受應力的(de)30%以上。


2)衝擊韌性、斷麵收縮率和延(yán)伸率


由於鍛造模具材料的衝擊韌性指標的選擇與鍛造載荷性(xìng)質(zhì)密切相關,因此,對於鍛錘和螺旋壓力機等衝擊載荷設備使用的模具,如果鍛造模具材料的衝擊韌(rèn)性低,模具有可能發生開裂而(ér)報廢(fèi);在這種(zhǒng)條件下,就要選擇衝(chōng)擊韌(rèn)性高的鍛造模具材料。


對於斷麵收縮率和延(yán)伸(shēn)率高的(de)鍛造模具材料(liào),可以在出現微小裂紋的情況下(xià)繼續使用,而(ér)不致於很快就破裂,因此,在抗拉強(qiáng)度、屈服強度和硬度(dù)指標許可條件下,盡可能(néng)地提高其斷麵收縮率和延伸(shēn)率。


3)硬度


鑒於硬度除了與強度指標有對應關係外,還與模具的耐磨性密切相關,在衝(chōng)擊韌性、斷麵收縮(suō)率和延伸率等指標(biāo)許可條(tiáo)件下,盡可能地(dì)提高其硬度(dù)(或耐磨性)。鍛模硬度和紅硬性是(shì)鍛模材料的重要性能,模具(jù)在高溫下工作應能保持(chí)其形狀和尺寸不發生變化。


眾所周知,同一個(gè)鍛造模具材料的抗拉強度、屈服(fú)強度、硬度和斷麵收縮率、延伸率、衝擊韌性之間存在著相互矛(máo)盾的關係,如(rú)果提高前者,必(bì)須要(yào)犧牲後者,這(zhè)就需要根據具體模具(jù)的實際工作環境來選擇相應的性能匹配。


必須指出,材料的硬度在一定程度不但(dàn)可以反映強度水平,而且硬度和(hé)耐磨性有著甘種對應關係,一般硬度高的(de)材料,其耐磨性也好,因(yīn)此,許多鍛造(zào)模具(jù)材料通常隻簡(jiǎn)單地規定對硬度的要求。


2.疲勞性能


鍛造模具材料的疲勞性能包括機械疲勞和冷熱疲勞兩種。熱作模具長期在高機械載荷至零機械載荷及200℃~600℃溫度區間交替循環,這兩種脈衝的加載和卸(xiè)載所造成應力的疊加,久而久之,模膛(táng)表麵會萌生出微裂(liè)紋;微(wēi)裂紋進一步發展(zhǎn)就(jiù)會加速模具磨(mó)損、產生碎塊,從而導致模具失效,所以要求鍛造模具材料應該具有良(liáng)好的抗機(jī)械疲(pí)勞和抗冷熱疲勞性能。


3.組織穩(wěn)定性


通常,熱(rè)作模具的工作溫度在200℃~600℃甚至更高,在這樣寬的溫度(dù)區間以及脈衝式的熱負荷和機械負荷長期作用下,會引起(qǐ)鍛造模具材料組織的變化和性能(如硬度)的不穩定性,導致加速(sù)磨損、塑性變形和龜裂,從而使模具提前失效。因此,鍛模材料的穩定性對鍛模的使用壽命具有(yǒu)重要的意(yì)義。鍛模材料良好的導熱性和耐回火性,可使鍛模在複雜的工作條件下保持模(mó)具表麵的硬度和組織穩定性。


檢查鍛造模具材料組織穩定性常用(yòng)的(de)簡單方法(fǎ):在模具的工作溫度(dù)長時間保溫(通常選擇預(yù)定的壽命(mìng)期),然後測量(liàng)不(bú)同溫度和不同時(shí)間(jiān)的對應的硬度,硬度值可以定性地反映材料的抗(kàng)拉強度和抗磨損的水平。


4.冷熱加工工藝性能


鍛模材料是在高硬度、高強度、高耐(nài)磨性及足夠韌性的狀態下使用,其(qí)冷熱加工都(dōu)十分困難,因此,要求鍛造模具材料應具有對模具的綜(zōng)合技術經濟指(zhǐ)標有重要影(yǐng)響的良好冶煉、鑄造、鍛造、切削加工、熱處理和表麵處理和(hé)冷熱加(jiā)工工藝性能(néng)。


5.冶金質量


鍛造模具材料的冶(yě)金質量對模具的(de)可靠性、壽命和(hé)經濟(jì)性有十分重要的影響。模具(jù)任(rèn)何部位的低倍和高倍組織及力學性能都必(bì)須符(fú)合技(jì)術條件的(de)要求,不(bú)允許有目視可見的非金屬和金屬夾(jiá)雜物、縮(suō)孔(kǒng)、晶粒不均勻、嚴重偏析和疏鬆、白點、裂紋、萘狀斷(duàn)口等低倍組織缺陷,以及過燒、過熱(rè)、嚴重脫碳、滲碳等高倍(bèi)組織(zhī)缺陷。


模具鋼成分確定後(按國(guó)家或企業標準),決定模具鋼模塊質量的主要因素是冶(yě)金工藝和後續加工(gōng)工藝。生產實踐證明,采用電渣爐冶煉的鋼比較好,純度高、致(zhì)密、均勻(yún)、各向(xiàng)異(yì)性小,電渣鋼錠再經鍛造熱變(biàn)形、反複鐓拔和相應熱處理等工序製作(zuò)的模塊比較適於製造鍛模(mó)。


6.淬透性(xìng)


模具鋼的淬透性越高,其淬硬層(表麵的馬氏體組織至半(bàn)馬氏體組織的深度)越深,則模具(jù)耐磨性好。淬透性是衡量模具(jù)鋼接(jiē)受淬火能力的重要標誌,是選擇模具鋼及其熱(rè)處理工藝的重要依據。


7.物理性能


鍛模(mó)材(cái)料要求導(dǎo)熱性能好,以保證模(mó)具模膛表(biǎo)麵(miàn)的(de)熱(rè)量盡快傳導散失,避免模具因工作部分表麵溫度過高而降低其力學(xué)性(xìng)能。保持模具應有的硬度,有利於減少熱(rè)磨損及熱疲勞損傷。


Toolox具備高硬(yìng)度,高強度,高韌性,尺寸穩定(dìng)性好,無需熱(rè)處理,減(jiǎn)少熱處理以及再次精加工的時間,耐(nài)磨(mó)性和加工性(xìng)能好,抗疲勞性能優異等優(yōu)勢,應用於熱鍛(duàn)模具領域,如汽車曲軸、連杆、燃氣灶爐頭、斧頭、等(děng)熱加工、鍛造(zào)等,具有較高的韌性和穩(wěn)定性,通過氮化更是可(kě)以提升使用壽命,是模具鋼材領域上值得信賴的選(xuǎn)擇。

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