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不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模,主要鋼號有420,414L,440,416。
塑料模具鋼的選用
高壽命的普通塑料模,用P6或P20,經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58;塑料件不太大時,可用O1,S7。腐蝕性較強(qiáng)時用420NAK80出廠硬度多少。
非高溫的熱固性模用P6,P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強(qiáng)用420。
高溫?zé)峁绦运芰夏S肏13和S7或滲碳鋼P(yáng)4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。
美國熱軋模具鋼分二大類:熱軋模具鋼,和超級熱強(qiáng)合金。
熱軋模具由于在有溫度的條件下工作,要求材料具有熱強(qiáng)性和熱耐磨性,為了保證模具的使用壽命模具要冷卻,熱冷交替模具會出現(xiàn)龜裂,即熱疲勞裂紋,所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。
按熱強(qiáng)性排列的主系列進(jìn)行選材:
低合金調(diào)質(zhì)模具鋼(6G,6F2,6F3)→中鉻熱作模具鋼(H11、H12、H13)→鎢熱作模具鋼(H21,H22)。
非標(biāo)準(zhǔn)的熱作模具鋼:例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時,可以選擇6H1,6H2。
當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時,可以選擇D2,D4→M2,M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的,但其熱疲勞性(即冷熱抗疲勞裂紋)很差,不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。
熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外,還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用,因此,評價熱作模具鋼的斷裂抗力應(yīng)重視材料的熱機(jī)械疲勞斷裂性能。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo),它包括熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性三個方面。
熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命,抗熱疲勞性能高的材料,萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多;機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后,在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴(kuò)展時,每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量;斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。斷裂韌性高的材料,其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展,必須在裂紋前端具有足夠高的應(yīng)力強(qiáng)度因子,也就是必須有較大的裂紋長度。在應(yīng)力恒定的前提下,在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋,如果模具材料的斷裂韌性值較高,則裂紋必須擴(kuò)展得更深,才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。
也就是說,抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命;而裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性,可以決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部分壽命。因此,熱作模具如要獲得高的壽命,模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。
熱作模具鋼在工作時承受著很大的沖擊力,模腔和高溫金屬接觸,反復(fù)地加熱和冷卻,其使用條件極其惡劣。為了滿足熱作模具的使用要求,熱作模具鋼應(yīng)具備下列基本特性:
(1)高的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是指鋼材在高溫下可長時間保持其常溫力學(xué)性能的能力。熱作模具工作時,接觸的是熾熱的金屬,甚至是液態(tài)金屬,所以模具表面溫度很高,一般為400~700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發(fā)生熱化,具有高的熱穩(wěn)定性,否則模具就會發(fā)生塑性變形,造成堆塌而失效。
(2)優(yōu)良的耐熱疲勞性,熱作模具的工作特點(diǎn)是反復(fù)受熱受冷,模具一時受熱膨脹,一時又冷卻收縮,形成很大的熱應(yīng)力,而且這種熱應(yīng)力是方向相反,交替產(chǎn)生的。在反復(fù)熱應(yīng)力作用下,模具表面會形成網(wǎng)狀裂紋(龜裂),這種現(xiàn)象稱為熱疲勞,模具因熱疲勞而過早地?cái)嗔?,是熱作模具失效的主要原因之一。所以熱作模具鋼必須要有良好的熱疲勞性NAK80出廠硬度多少。
(3)較高的高溫強(qiáng)度和良好的韌性。熱作模具,尤其是熱鍛模,工作時承受很大的沖擊力,而且沖擊頻率很高,如果模具沒有高的強(qiáng)度和良好的韌性,就容易開裂。
南京NAK80模具鋼
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