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合金工具钢的、、和韧性均比碳素高,按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量高的钢(碳质量分数大于0.80%)多用于制造刃具、量具和冷作模具,这类钢淬火后的硬度在HRC60以上,且具有足够的耐磨性;碳含量中等的钢(碳质量分数 0.35%~0.70%)多用于制造热作模具,这类钢淬火后的硬度稍低,为HRC50~55,但韧性良好。
X38CrMoV5-3
刃具用钢
刃具在工作条件下产生强烈的磨损并发热,还有震动和承受一定的。刃具用钢应具有高的硬度、耐磨性、和良好的韧性。为了保证其具有高的硬度,满足形成合金的需要,钢中碳质量分数一般在0.80%~1.45%。铬是这类钢的主要合金元素,质量分数一般在0.50%~1.70%,有的钢还含有钨,以提高切削金属的性能。这类因含有合金元素,因此比碳素工具钢好,产生的变形小,具有高的硬度和耐磨性。常用的钢类有、硅铬钢和铬钨等。
[应用场合]:主要用于制造低速切削刃具(如、工具、钻头、铣刀、等)及测量工具(如、千分尺、、样板等)。量具刃具钢要求具有高硬度(62~65HRC)、高耐磨性、足够的强韧性、高的(即刃具在高温时仍能保持高的硬度);为保证测量的准确性,要求量具刃具钢具有良好的。
[化学成分]:量具刃具钢具有高碳成分,wC=0.8%~1.50%,以保证高的硬度和耐磨性。加入的合金元素有Cr、Si、Mn、W等,用以提高钢的、、热硬性和。
[常用]:是应用广泛的刃具钢,用于制作要求变形小的各种薄刃低速切削刃具,如板牙、、等。
[常用量具钢]:高精度量具(如)可采用、等量具刃具钢制造,也可用(如)制造;简单量具(如、样板、、等)多用碳素(如);要求精密并须防止腐蚀的量具,采用不锈钢、。
[热处理]:量具刃具钢的预先热处理为,最终热处理为淬火加低温回火,热处理后硬度达60~65HRC。高精度量具在淬火后可进行,以减少残余奥氏体量,从而增加其。为了进一步提高尺寸稳定性,淬火后,还可进行。
模具钢
模具大致可分为冷作模具、热作模具和塑料模具3类,用于锻造、、切型、等。由于各种模具用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢,按其所制造模具的工作条件,应具有高的硬度、强度、,足够的韧性,以及高的、和其他工艺性能。由于这类用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢的性能要求也不同。
冷作模
冷作模具包括、、拉延模、压印模、模、滚丝板、冷镦模和模等。冷作模具有钢,按其所制造具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳合金钢,碳质量分数在0.80%以上,铬是这类钢的重要合金元素,其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小模具用钢,铬质量分数可达13%,并且为了形成大量,钢中碳质量分数也很高,可达2.0%~2.3%。的碳含量较高,其组织大部分属于过共析钢或莱氏体钢。常用的钢类有高碳、、、中碳铬钨钏钢等。[应用场合]:冷作模具用于冷态下(工作温度低于200~300℃)金属的成形加工,如、、剪切模等。这类模具承受很大的压力、强烈的摩擦和一定的冲击,因此,要求具有高硬度、耐磨性和足够的韧性。此外,形状复杂、精密、大型的模具还要求具有较高的和小的热处理变形。[化学成分]:一般具有高的含碳量,wC=1.0%~2.0%,以获得高硬度和高耐磨性。加入合金元素Cr、Mo、W、V等,以提高、淬透性和。
[常用冷作模具钢]:Crl2包括、等,这类钢的及耐磨性好,热处理变形小,常用于大型冷作模具。其中Crl2MoV钢除耐磨性不及Cr12钢外,强度、韧性都较好,应用最广。尺寸较小的冷作模具可选用低合金冷作模具钢等,也可采用或。
[热处理]:Crl2型钢属于莱氏体钢,加工前应进行反复锻打并退火。的最终热处理一般为淬火和,获、和组织,硬度为 60~64HRC。
热作模具分为、、挤压和几种主要类型,包括热锻模、压力机、、热挤压模和金属等。模具在工作中除要承受巨大的外,还要承受反复受热和冷却的做用,而引起很大的。除应具有高的硬度、强度、、和韧性外,还应具有良好的高温强度、稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的,以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢,还应具有经反复受热和冷却不,以及经受流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢,碳质量分数在0.30% ~0.60%,属于,也有一部分钢由于加入较多的合金元素(如钨、钼、钒等)而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬、、铬等。
[应用场合]:热作模具用于热态金属的成形式加工,如热锻模、、热挤压模等。热作模具工作时受到比较高的,同时表面要与炽热金属接触并发生摩擦,局部温度可达500℃以上,并且还要不断反复受热与冷却,常因而使模腔表面龟裂,故要求在高温下具有较高的综合力学性能及良好的耐热疲劳性。此外,必须具有足够的。
[化学成分]:热作模具钢为中碳成分,wC=0.3%~0.6%,以获得综合力学性能;合金元素有Cr、Mn、Ni、Mo、W、Si等,其中Cr、Mn、Ni主要作用是提高淬透性; W、Mo提高并防止; Cr、W、Mo、Si还提高钢的耐热疲劳性。
[常用热作模具钢]:和是最常用的热锻模具钢,其中5CrMnMo常用来制造中小型热锻模,5CrNiMo常用于制造大中型热锻模;对于受静压力作用的模具(如、挤压模等),应选用或钢。
[热处理]:热锻模坯料锻造后需进行退火,以消除锻造应力,降低硬度,利于切削加工;最终热处理为淬火、高温(或中温),回火后获得均匀的或,硬度约为40HRC左右。