合金工具鋼的、、和韌性均比碳素高,按用途大致可分為刃具、模具和量具用鋼3類。其中碳含量高的鋼(碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.80%)多用于制造刃具、量具和冷作模具,這類鋼淬火后的硬度在HRC60以上,且具有足夠的耐磨性;碳含量中等的鋼(碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.35%~0.70%)多用于制造熱作模具,這類鋼淬火后的硬度稍低,為HRC50~55,但韌性良好。
X38CrMoV5-3
刃具用鋼
刃具在工作條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損并發(fā)熱,還有震動(dòng)和承受一定的。刃具用鋼應(yīng)具有高的硬度、耐磨性、和良好的韌性。為了保證其具有高的硬度,滿足形成合金的需要,鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.80%~1.45%。鉻是這類鋼的主要合金元素,質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.50%~1.70%,有的鋼還含有鎢,以提高切削金屬的性能。這類因含有合金元素,因此比碳素工具鋼好,產(chǎn)生的變形小,具有高的硬度和耐磨性。常用的鋼類有、硅鉻鋼和鉻鎢等。
[應(yīng)用場合]:主要用于制造低速切削刃具(如、工具、鉆頭、銑刀、等)及測量工具(如、千分尺、、樣板等)。量具刃具鋼要求具有高硬度(62~65HRC)、高耐磨性、足夠的強(qiáng)韌性、高的(即刃具在高溫時(shí)仍能保持高的硬度);為保證測量的準(zhǔn)確性,要求量具刃具鋼具有良好的。
[化學(xué)成分]:量具刃具鋼具有高碳成分,wC=0.8%~1.50%,以保證高的硬度和耐磨性。加入的合金元素有Cr、Si、Mn、W等,用以提高鋼的、、熱硬性和。
[常用]:是應(yīng)用廣泛的刃具鋼,用于制作要求變形小的各種薄刃低速切削刃具,如板牙、、等。
[常用量具鋼]:高精度量具(如)可采用、等量具刃具鋼制造,也可用(如)制造;簡單量具(如、樣板、、等)多用碳素(如);要求精密并須防止腐蝕的量具,采用不銹鋼、。
[熱處理]:量具刃具鋼的預(yù)先熱處理為,最終熱處理為淬火加低溫回火,熱處理后硬度達(dá)60~65HRC。高精度量具在淬火后可進(jìn)行,以減少殘余奧氏體量,從而增加其。為了進(jìn)一步提高尺寸穩(wěn)定性,淬火后,還可進(jìn)行。
模具鋼
模具大致可分為冷作模具、熱作模具和塑料模具3類,用于鍛造、、切型、等。由于各種模具用途不同,工作條件復(fù)雜,因此對模具用鋼,按其所制造模具的工作條件,應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、,足夠的韌性,以及高的、和其他工藝性能。由于這類用途不同,工作條件復(fù)雜,因此對模具用鋼的性能要求也不同。
冷作模
冷作模具包括、、拉延模、壓印模、模、滾絲板、冷鐓模和模等。冷作模具有鋼,按其所制造具的工作條件,應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼,碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.80%以上,鉻是這類鋼的重要合金元素,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常不大于5%。但對于一些耐磨性要求很高,淬火后變形很小模具用鋼,鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)13%,并且為了形成大量,鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高,可達(dá)2.0%~2.3%。的碳含量較高,其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳、、、中碳鉻鎢釧鋼等。[應(yīng)用場合]:冷作模具用于冷態(tài)下(工作溫度低于200~300℃)金屬的成形加工,如、、剪切模等。這類模具承受很大的壓力、強(qiáng)烈的摩擦和一定的沖擊,因此,要求具有高硬度、耐磨性和足夠的韌性。此外,形狀復(fù)雜、精密、大型的模具還要求具有較高的和小的熱處理變形。[化學(xué)成分]:一般具有高的含碳量,wC=1.0%~2.0%,以獲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。
[常用冷作模具鋼]:Crl2包括、等,這類鋼的及耐磨性好,熱處理變形小,常用于大型冷作模具。其中Crl2MoV鋼除耐磨性不及Cr12鋼外,強(qiáng)度、韌性都較好,應(yīng)用最廣。尺寸較小的冷作模具可選用低合金冷作模具鋼等,也可采用或。
[熱處理]:Crl2型鋼屬于萊氏體鋼,加工前應(yīng)進(jìn)行反復(fù)鍛打并退火。的最終熱處理一般為淬火和,獲、和組織,硬度為 60~64HRC。
熱作模具分為、、擠壓和幾種主要類型,包括熱鍛模、壓力機(jī)、、熱擠壓模和金屬等。模具在工作中除要承受巨大的外,還要承受反復(fù)受熱和冷卻的做用,而引起很大的。除應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、、和韌性外,還應(yīng)具有良好的高溫強(qiáng)度、穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和耐蝕性,此外還要求具有較高的,以保證整個(gè)截面具有一致的力學(xué)性能。對于壓鑄模用鋼,還應(yīng)具有經(jīng)反復(fù)受熱和冷卻不,以及經(jīng)受流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼,碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.30% ~0.60%,屬于,也有一部分鋼由于加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻、、鉻等。
[應(yīng)用場合]:熱作模具用于熱態(tài)金屬的成形式加工,如熱鍛模、、熱擠壓模等。熱作模具工作時(shí)受到比較高的,同時(shí)表面要與熾熱金屬接觸并發(fā)生摩擦,局部溫度可達(dá)500℃以上,并且還要不斷反復(fù)受熱與冷卻,常因而使模腔表面龜裂,故要求在高溫下具有較高的綜合力學(xué)性能及良好的耐熱疲勞性。此外,必須具有足夠的。
[化學(xué)成分]:熱作模具鋼為中碳成分,wC=0.3%~0.6%,以獲得綜合力學(xué)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還提高鋼的耐熱疲勞性。
[常用熱作模具鋼]:和是最常用的熱鍛模具鋼,其中5CrMnMo常用來制造中小型熱鍛模,5CrNiMo常用于制造大中型熱鍛模;對于受靜壓力作用的模具(如、擠壓模等),應(yīng)選用或鋼。
[熱處理]:熱鍛模坯料鍛造后需進(jìn)行退火,以消除鍛造應(yīng)力,降低硬度,利于切削加工;最終熱處理為淬火、高溫(或中溫),回火后獲得均勻的或,硬度約為40HRC左右。