熱作模具鋼的評估及選用
由多年來的資料統(tǒng)計數據表明殊霞，任何一種模具產品的費用比例分別是：模具材料費占35％摧阅，模具加供費（機械切削加工及熱處理加工）占50％，其中雌褥，前兩項費用是嚴重影響零件加工的生產成本铣啰，故應慎重選用合理的模具材料。
模具材料的性能方面知祠、材質優(yōu)劣肌搔、使用合理與否等因素，對于模具的制造精度成甫、合格品率伪浅、工作時的承載能力、壽命及成本斟漏，均有密切的關系民逾。因此在設計和制造模具過程中，對于選材方面應綜合考慮模具的種類（具體使用的場合）存研、制作批量垫凝、制作材料和制件復雜程度等因素。而對于模具材料本身苦厅，則需考慮它的力學性能仔戈、耐磨性、耐熱性拧廊、耐蝕性监徘、熱變形、淬透性吧碾、機械加工性凰盔，以及材料價格和供貨情況等。目前倦春，任何一種優(yōu)質材料户敬、新型的模具材料都難以滿足所有的性能要求，所以只能根據實際的使用條件睁本，在滿足主要性能情況下來選擇最佳的模具材料尿庐。
為了闡述具體問題，模具壽命的影響因素介紹如下：
熱作模具鋼主要用于制造錘鍛模、壓力機鍛模抄瑟、熱擠壓模和壓制模凡泣，他們的工作條件有很大差別。
影響熱作模具工作條件的因素主要有：
1.鍛壓設備的構造及特性 鍛錘（空氣錘拯奔、蒸汽錘谭扑、無砧座錘、高速錘等）
在工作時產生巨大的沖擊功办樟，使熾熱的毛坯在模具型腔內成形痒蛇，因此，錘鍛模具是在高濕弦途、高壓、高速沖擊載荷下工作巡蛋。壓力機（曲柄機械壓力機抡广、摩擦壓力機、油壓機嚣赤、水壓機）的加載速度比鍛錘低的多公掰，因此，壓力機模具承受的載荷近于靜載违冲。
2.毛坯材料的性質
由于金屬材料不同虏丹，它們的熔點和鍛造加熱溫度差別很大，所以略荡，模具的工作條件也各不相同庵佣。
3.模具的潤滑及冷卻方式
在金屬塑性成形時，采用適當的潤滑劑汛兜，可減少摩擦系數巴粪，使變形抗力下降，其降低的幅度通常為30％～40％粥谬，這有助于減輕模具的磨損及防止模具斷裂的危險性肛根。同時，為防止模具溫度過高漏策，熱作模具必須采用冷卻措施派哲，生產實踐證明，正確而有效的冷卻對提高模具的使用壽命掺喻。
4.模具的結構及制造質量
模具的結構設計和型腔幾何形狀對金屬塑性成形壓力和模具壽命都有很大的影響芭届，為提高模具壽命，通常采用各種形式的組合凹模巢寡。模具型腔的表面粗糙度對疲勞抗力和摩擦力也有很大的影響喉脖。
5.模具合理使用
熱作模具的使用與冷作模具有一個很大的區(qū)別，就是在使用之前，必需對模具進行必要的預熱搂拴。生產實踐證明該項工作是很重要的跷塘，如不注意模具的合理使用，就會大大降低模具的使用壽命锤勉。
根據實際生產中的有關資料跋共，目前已在各企業(yè)中常用熱作模具的應用情況，可歸納如表1所示赵街。該表列出熱作模具常用的鋼號絮很、主要特性、熱處理硬度及用途张庄。
表1 熱作模具常用的鋼號戚绪、主要特性及用途
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鋼號 |
主要特性 |
硬度HRC |
用途 |
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5CrNiMo |
合金元素含量較低的熱作模具鋼，具有較高的淬透性和良好的韌度拢杠，強度耐磨性曙辛，但容易出現(xiàn)白點 |
44～48 |
適合制造各種形狀復雜，沖擊載荷大舰断、工作溫度不太高移鸣、邊長＞400mm大中型錘鍛模及切邊模 |
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5CrMnMo |
該鋼除淬透性、耐熱疲勞性稍差外谬运，其它性能都和5CrNiMo相似 |
44～48 |
適合制造邊長≤400mm的中型錘鍛模即熱切邊模 |
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SCrMnMoSiV |
由于增加了合金元素隙赁，使抗回火能力及淬透性增大，其使用壽命比上面兩種材料有較大提高梆暖，但韌度不如5CrNiMo |
44～49 |
適于制作中伞访、小型鍛模，但不適用制作大型錘鍛模 |
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3Cr2W8V |
該鋼含有較多易形成碳化物的元素鉻和鎢轰驳，具有良好的淬透性咐扭，在高溫下（600～700℃）時，具有較高的強度和硬度滑废、熱疲勞性能蝗肪，但其強度和塑性較差 |
48～ |
用于制造高溫高壓應力下，而沖擊負荷不大的凸模和凹模蠕趁。如制造壓鑄模薛闪、熱擠壓模、精鍛模和有色金屬成型模等 |
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4Cr5MoSiV（H11） |
空冷硬化型熱作模具鋼俺陋，在中溫下具有較好的熱強性豁延、高的耐磨性及良好的疲勞性能，且熱處理變形小 |
53～57 |
用于制造鋁合金壓鑄模降再，熱擠壓模写掖，穿孔用工具揖岔，心棒，壓力機鍛模 |
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4Cr5MoSiV（H13）4Cr5W2SiV |
空冷硬化型熱作模具鋼侥淤，在較高溫服（600℃）時文荚，具有較高的強度和硬度，高的耐磨性和韌度或侥，并具有良好的熱疲勞性 |
53～55 |
用來制造錘鍛模衬械，熱擠壓模及心棒，壓力機模哺裳，精鍛機模及鑲塊辙霎，鋁、銅合金壓鑄模坛饥，高速錘鍛模 |
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3Cr3Mo3VN6(HM3) |
新型高強韌熱作模具鋼淋憋。該鋼含碳量較低，是為了增加導熱性吴澜，提高冷熱疲勞壽命傻丝，鉬、釩诉儒、鈮合金元素形成碳化物，因熔點較高亏掀，可細小晶粒忱反，使鋼的熱強性升高。 |
47～52 |
用于制造航空噴氣發(fā)動機難變形合金滤愕、高溫合金等精密鍛模 |
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4Cr3Mo2MnVB(ER8) |
空冷硬化型熱作模具鋼（H10改型鋼種）温算，具有更高的強韌度、抗冷熱疲勞性间影、抗熱振性及抗回火軟化能力 |
42～48 |
用于制造銅注竿、鋁合金壓鑄模，大變量的熱擠壓模魂贬、熱拉深件的沖頭 |
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4Cr5Mo2MnVN6B(Y4) |
新型熱作模具鋼巩割。具有高的熱強性、熱穩(wěn)定性付燥、良好的韌度宣谈、導熱性及工藝性 |
49～50 |
用于制造銅、鋁合金壓鑄模段卵，并可代替3Cr2W8V鋼制造中蜈率、小型壓力機模具、熱積壓等模具 |
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4Cr5Mo2MnVSi(Y10) |
新型熱作模具鋼荤榄。其化學成分與H13鋼相似魔辉，具有很好的淬透性磨再，鉬及釩合金元素對細化晶粒、提高熱透性和回火穩(wěn)定性有較大作用 |
50～51 |
用于制造電機端蓋阀霸，照相機盒莉遥，汽車變速箱上蓋等鋁合金壓鑄模 |
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6Cr4Mo3Ni2WV（CG2） |
冷熱兼用的基體鋼，具有較寬的熱處理工藝范圍莱妥，無淬裂傾向谋哼，在較高溫度下，具有高的強度叔三、韌度缩铸、耐磨性及抗熱疲勞性 |
51～53 |
用于制作熱沖模，熱擠壓模硝拧，高速鍛模径筏，精鍛齒輪模及鑲塊等 |
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8407（瑞典） |
該鋼純度高、晶粒細密障陶、各向同性好滋恬，不論大小尺寸、韌度好抱究。高溫強度高恢氯、熱應力疲勞抗力強，良好的淬透性和熱處理尺寸穩(wěn)定性 |
32～38 |
用于制造鋅鼓寺、鋁勋拟、鉛壓鑄模及交口套 |
總之，熱作模具使用壽命的重要因素是與模具材料的化學成分及其所決定的鋼的強度妈候、韌度敢靡、耐磨性、熱穩(wěn)定性等有關苦银，同時與冶金質量也有很大關系啸胧。因此，為提高模具使用壽命幔虏，作為制造業(yè)鲫础，必須正確地設計模具結構、精確地制造模具零部件奥徒、合理的使用模具及其熱處理工藝磺勋，同時在該根據實際生產需要選擇高質量的合適鋼材，并選擇合理的熱處理工藝刷粒，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能秉疚，提高模具的使用壽命。
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