第五章模具材料：热作模具钢与塑料模具钢(3)

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第15页 共15页2热作模具钢的开发情况1、常用的热作模具钢1)热锻模l 主要牌号： 5CrNiMo（大中型锻模）； 5CrMnMo（小型锻模）。l 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l 主要牌号：3Cr2W8V。l 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5

2、Cr的特点： 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。 高温性能提高l 具有二次硬化能力；l 高温强度比5CrNiMo钢高50；l 热稳定性高出100150；l 冲击韧性则相当。l 热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展的能力也强于5CrNiMo。 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l 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。l 3Cr2W8V钢的高温韧性及热疲劳性

3、能较差。（2）新钢种2Cr3Mo3VNb3Cr3Mo3VNb4Cr3Mo3W4VNb（代号GR）（3）2Cr3Mo3VNb、3Cr3Mo3VNb特点： 加入3Mo，提高淬透性、热稳定性、防止回火脆性的能力。 加入V和Nb，细化晶粒，降低过热敏感性。 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。 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： 除Cr、Mo、V和Nb外，又加入了4W，高温强度和热稳定性进一步提高； 且具有良好的冷热疲劳性能； 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

4、模具。3）压铸模具钢（1）3Cr2W8V的问题l 冷热疲劳性能较差；l 模具的使用寿命不高。（2）新材料4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）4Cr5Mo2MnVSi（代号Y10） 4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）针对铜合金压铸模具而研制l 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。l 应用铜合金压铸模、热挤压和中小热锻模具。 4Cr5Mo2MnVSi（代号Y10）针对铝合金压铸模具而研制l 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

5、上。l 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l 穿孔针、底模等长时与高温铜坯接触、工况较苛刻。l 用3Cr2W8V或4Cr5Mo5VSi钢，模具的使用寿命一直较低。（2）4Cr3Mo2NiVNbB（代号HD）钢： 除加入3Mo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。 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

6、具钢（1）性能要求l 优良的抗高温氧化性能和冷热疲劳性能；l 良好的耐腐蚀性能；l 足够高的强度；l 良好的抛光性能；l 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l 成分：该钢是Si-Cr-Mo系预硬钢。l 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。l 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

7、、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 l 特点：中碳低合金钢，在调质（HRC3O-40）后切削加工成型，直接使用。l 应用：主要用于制造复杂、精密和长寿命的大、中型塑料模具。l 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）l 工艺：预硬处理：850880淬火+580640回火，预硬至HRC2835的硬度，然后再进行切削加工。l 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

8、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HRC3033；经 500左右时效后，弥散析出硬化相Al3Ni，基体硬度随之上升至HRC3843。具有优良镜面加工性能，模具表面粗

9、糙度可达Ra0.05m。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l 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。 l 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（HRC3235）480时效、析出弥散强化相CuNi，硬度上升到HRC3944。耐氟、氯等离子的腐蚀性能明显优于17-4PH（OCrl7Ni4Cu4）。适用于制造含氯、氟或混入阻燃剂的热塑性塑料的注射

10、模具。 （4）非调质塑料模具钢 非调质钢在锻、轧后即可达到预硬，不需再进行调质处理。为改善切削加工性能，有些钢中还添加了适量的 P、S和 Ca。国内对非调质塑料模具钢的开发较晚，25CrMnVTiSCaRE（代号FT）、2Cr2MnMoVS和2Mn2CrVCaS即是近几年开发的新钢种。锻、轧空冷后，FT钢100mm圆钢的硬度可以达到HRC3035。 4国内模具钢开发与应用中存在或需要解决的主要问题 目前，我国模具新钢种的推广应用工作还存一些需要解决的问题： （l）缺乏有关指导性强、实用的技术资料，给用户合理选择和使用新钢种带来了困难。 （2）除4Cr5MoV1Si、3Cr2Mo等个别钢种已获较大量应用外，一些性能优良的钢种的生产和应用量仍太少。 （3）钢的质量不够稳定。直接影响了钢的性能的发挥和新钢种的推广应用。不断提高钢的纯净度、致密度、均匀性和质量稳定性，仍是今后长期努力的方向。 （4）规格单一，绝大部分是黑皮圆钢，用户不得不另行改锻。品种规格多样化、产品精品化是今后需要尽快解决的问题之一。 （5）尚待开发具有特殊性能的钢种，进一步完善钢种系列，如开发粉末冶金模具钢，补充完善塑料模具钢系列，建立陶瓷、耐火砖、地砖等成形模具用钢等。 （6）产销渠道不畅通，用户甚至不知道从何处购买所需的新钢种。第 15 页 共 15 页