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鋁合金壓鑄模具對(duì)模具鋼的性能要求
摘要：壓鑄模反復(fù)與熾熱金屬接觸，要求壓鑄模具材料具有良好的可鍛性、切削性、耐磨性和耐蝕性，在高溫下具有較高的紅硬性、高溫強(qiáng)度、抗回火穩(wěn)定性和沖擊韌度。其次就是壓鑄模具的...
壓鑄模型腔直接與高溫、高壓和高速充填的金屬液接觸，在短時(shí)間內(nèi)溫度變化很大，所以壓鑄模的工作環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)壓鑄模材料的選擇應(yīng)慎重。
壓鑄模零件中最重要的零件是與金屬液接觸的成型工作零件，通常用熱作模具鋼制成。按性能分，它屬于高熱強(qiáng)熱模鋼；按合金元素分，它屬于中合金熱模鋼。由于被壓鑄材料的溫度差別較大，因而對(duì)壓鑄模的材料及性能要求也不同。用于制造鋅合金、鎂合金和鋁合金的壓鑄模的材料，必須具有高的回火抗力和冷熱疲勞抗力，及良好的滲氮(氮碳共滲)工藝性能，我國(guó)壓鑄界在充分挖掘 3Cr2w8V鋼種潛力的同時(shí)，積極開(kāi)發(fā)用于壓鑄模的新鋼種，其中最有代表性的新鋼種為4Cr5MoVlSi。我國(guó)的鋁合金壓鑄模具壽命與國(guó)外相比相差較大，延長(zhǎng)模具壽命對(duì)于鋁合金壓鑄行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
壓鑄模反復(fù)與熾熱金屬接觸，要求壓鑄模具材料具有良好的可鍛性、切削性、耐磨性和耐蝕性，在高溫下具有較高的紅硬性、高溫強(qiáng)度、抗回火穩(wěn)定性和沖擊韌度。其次就是壓鑄模具的材料要具有良好的導(dǎo)熱性、抗疲勞性、高溫抗氧化性、淬透性和較小的熱處理變形率。好的壓鑄模具材料是做好壓鑄模具的基礎(chǔ)，而壓鑄模具又在壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中起著主導(dǎo)性作用。
對(duì)鋁合金壓鑄模用鋼的主要性能要求：熱疲勞性能高的熱硬性，熱穩(wěn)定性，耐磨性，熱疲勞性能。
1.高的回火抗力和冷熱疲勞抗力
大量連續(xù)生產(chǎn)的鋁合金壓鑄模具，長(zhǎng)時(shí)間處于一定溫度作用下，應(yīng)持續(xù)保持其高硬度，而且應(yīng)不粘模及不產(chǎn)生氧化皮。因此，模具應(yīng)具有良好的抗氧化性與回火穩(wěn)定性。鋁合金壓鑄模具表面反復(fù)受到高溫加熱與冷卻，不斷膨脹、收縮，產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，此應(yīng)力超過(guò)模具材料的彈性極限時(shí)，就發(fā)生反復(fù)的塑性變形，引起熱疲勞。同時(shí)模具表面長(zhǎng)時(shí)間受到熔融金屬的腐蝕與氧化，也會(huì)逐漸產(chǎn)生微細(xì)裂紋出現(xiàn)早期龜裂，大多數(shù)情況下，熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的最重要因素。
2.壓鑄模用鋼在高溫下應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性及耐熱性能
鋁合金壓鑄模具受到熔融金屬注入時(shí)的高溫、高壓和熱應(yīng)力作用，容易發(fā)生變形，甚至開(kāi)裂，因此，模具鋼在工作溫度下應(yīng)具有足夠的高溫強(qiáng)度與韌度，以及較高的硬度和耐熱性能。
3.良好的導(dǎo)熱、耐腐蝕、抗氧化性
鋁合金壓鑄模具長(zhǎng)時(shí)間處于600-700℃高溫作用下，為保證各種性能穩(wěn)定，必須要求模具鋼要有具有良好的導(dǎo)熱、耐腐蝕、抗氧化性
4.良好的抗熔融金屬的損傷性
隨著壓鑄機(jī)的大型化，壓鑄壓力也在增大，已從低壓的20-30MPa，提高到高壓150-500MPa。高溫高壓澆鑄可產(chǎn)生明顯的熔融損傷，模具應(yīng)對(duì)此具有較大的抵抗力。為此，模具材料必須具有較大的高溫強(qiáng)度、較小的對(duì)熔融金屬的親和力，模具表明粗糙度要小，并附有適當(dāng)?shù)难趸?、氮化層等保護(hù)層，而不存在脫碳層。
5.透性好、熱處理變形小
一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態(tài)的模具材料雕刻型腔，然后熱處理，得到所需要的硬度；或?qū)⒛＞卟牧舷冗M(jìn)行熱處理，得到需要的硬度，再雕刻型腔。 先雕刻型腔后熱處理的制造方法，有高的硬度和強(qiáng)度，不易產(chǎn)生熔損與熱疲勞。 無(wú)論用哪一種方法進(jìn)行熱處理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特別是先雕刻型腔后進(jìn)行熱處理，要用熱處理變形小的材料，這點(diǎn)對(duì)于尺寸大的模具尤為重要。
生產(chǎn)中用于壓鑄鋁合金的國(guó)產(chǎn)鋼號(hào)有3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V、4Cr5MoSiV，硬度值42～50HRC;常用的進(jìn)口鋼材有H13\8407\8418\1.2344\1.1343等。
根據(jù)壓鑄模具的用途不同，要求它具有不同的硬度。表面硬度越高，耐磨性就越好，而且不會(huì)使液體金屬黏附在模膛上。韌軟的心部和高硬度的表面，使壓鑄模具有良好的工作性能。
