在機電或工業等行業的人士都(dōu)知道,過去,不鏽鋼材在化工、航天、航空(kōng)、原子能以及民用工業應用較多,在(zài)模具製造中應(yīng)用較少,但是由於模具工業的發展,模具工作的環境對模具材料的(de)性能要求越來越高,在操作具有化學腐蝕的塑(sù)料為原料的塑料製品時,模具必須具有防腐蝕性能;在強磁場中工作的模具不應產生感應;一些耐高(gāo)溫、耐蝕、抗氧化性的熱處理模具以及一些精密耐蝕模(mó)具需(xū)要通過時效(xiào)來提高模(mó)具硬度,以上幾類(lèi)模具都要求(qiú)模具具有特殊性能。而各類不鏽鋼正是具有以(yǐ)上性能並能滿(mǎn)足以上需要,從而解決了操作中的難題(tí)。
根據模具(jù)的工作條件,選擇了幾(jǐ)種不同類型的不鏽鋼,並簡要(yào)的介(jiè)紹了其熱處理工藝。
下麵我們就逐一探討下:
一、馬氏體不(bú)鏽鋼的應用
在具有化學(xué)腐蝕性環境(jìng)中工作的模具(jù),必須具有耐(nài)腐蝕性,而且還要(yào)求具有一定的硬度、強度和耐磨性能等。這類要求高硬度的模具一般選用馬氏體(tǐ)不鏽鋼製造,常用的馬氏體不鏽鋼有:2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr17Mo、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2等。下麵根據硬度的(de)要求(qiú)介紹(shào)了幾種不鏽鋼:
(1)中碳高鉻(gè)耐蝕馬氏體不鏽鋼應用
這類鋼(gāng)要(yào)求硬度在50—55HRC左右。典(diǎn)型的不鏽鋼為4Cr13,該鋼為中(zhōng)碳馬氏體不鏽鋼,熱處理後有較高的硬度和耐磨性,且抗大氣和水蒸汽腐蝕,可用於(yú)製造要求具有一(yī)定耐(nài)蝕性能的塑料模(mó)具。該鋼(gāng)的淬火溫度一(yī)般選擇1050℃,該鋼淬透性好,對於小型塑料模具,淬火時(shí)可用空氣冷卻,以減少模具的熱處理變形;而對於尺寸較大的模具可采用油淬,淬(cuì)火後的模具一般采用200-300℃回火,回(huí)火後硬度為50—53HRC。適宜製造承(chéng)包商負荷、高耐磨及腐蝕介質作用下的塑料製品的模具,例如304不鏽鋼六(liù)角棒。
(2)高碳高鉻性不鏽鋼應用
對於要求較高硬度、較高耐磨性的耐蝕塑料模具可選擇高碳高鉻型不鏽鋼,如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。以Cr14MoV為例,其含碳量為1.0%—1.15%,該鋼(gāng)具(jù)有較好的淬透性,淬火溫度一般選擇(zé)為1100—1120℃油冷,硬(yìng)度大於或等於58 HRC,回火溫度為500℃,保溫2h,回火(huǒ)4次,其硬度大於或等(děng)於60 HRC。該鋼具有高硬(yìng)度、高(gāo)耐磨性和(hé)良好(hǎo)的(de)耐腐(fǔ)蝕性,高溫硬度也較高,適宜(yí)製造在腐蝕介質作用下承(chéng)受高負荷、高耐磨(mó)的(de)塑料模具。
(3)低碳鉻鎳型耐蝕不鏽鋼(gāng)的應用
1Cr17Ni2鋼屬於馬氏體型(xíng)不鏽鋼耐酸鋼,對於氧酸類(一定溫度、濃(nóng)度的(de)硝酸,大部分的有機酸(suān))以及鹽類的水(shuǐ)溶液有(yǒu)良(liáng)好的耐蝕性(xìng);該鋼有較高的(de)強(qiáng)度和適宜的硬度,乃是性能比4Cr13鋼好,因(yīn)此要求耐蝕性能高的塑料模具,仍然(rán)有一部分采用該型號的(de)不鏽鋼製造。
1Cr17Ni2鋼淬火(huǒ)溫度範圍為950—1050℃油冷。淬火後低溫回火或高溫回火(huǒ)性能(néng)均有較好的耐腐蝕,淬火後(hòu)經200—300℃回火,鋼的硬度為38—40HRC,如通過冷處(chù)理,可使奧氏體繼續轉化為馬氏體,硬度可提高到42—48HRC,鋼的強度、硬度較高(gāo),耐磨性好,而且有較高的耐腐蝕性能。回火溫度在600—700℃,鋼的(de)基本組織為回火(huǒ)索氏體,具有較好的強度和韌(rèn)度配合(hé),而且也有較高的耐蝕性能。該類(lèi)鋼還可以(yǐ)通過滲氮處理,提高耐磨性、抗咬合能力和模具的使用壽命。
1Cr17Ni2鋼主要用於耐腐蝕、高精度(dù)的塑(sù)料模具。
二、 馬氏體不鏽鋼模具在(zài)熱處理過程(chéng)中會產(chǎn)生變形,這是(shì)模具熱處(chù)理三大難題(tí)之一(變形、開裂、淬硬),如何(hé)既保持模具的加工精度,又使模具(jù)具有較(jiào)高硬度。對於複雜、精密(mì)、長壽命(mìng)麵臨的一個重要課題,國內研製和發展了一係列的沉澱硬化不鏽鋼解決了這道難題,常用的此類不(bú)鏽鋼(gāng)有(yǒu):0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。316不鏽鋼扁鋼
例如(rú)0Cr17Ni4Cu4Nb是一種馬氏體沉澱硬化不鏽鋼,因含碳量低(dī),耐腐蝕性優於馬氏體不鏽鋼,而接近於(yú)奧氏體不鏽鋼。該鋼(gāng)熱處(chù)理工藝簡單,固溶溫(wēn)度為1040℃,水冷,熱處理後可獲得單(dān)一板條狀馬氏體,硬度(dù)為32—34HRC,具有良好的切(qiē)削加工性能,便於模(mó)具的硬度可達到40HRC,由於溫度較低,模具變形較小,硬度和強(qiáng)度皆有提高,同時(shí)獲得(dé)綜合(hé)的力學性能。為了(le)提高模具的表麵硬度和耐(nài)磨性,該類鋼製模具可采用(yòng)離(lí)子氮化(huà)表麵處(chù)理,表麵硬度可達900HV以上,大大延長了模具的使用壽命。
沉澱硬化型不鏽鋼主要用於製造耐腐蝕、高精度的塑料模具(jù)。
三、奧氏體不鏽鋼在熱作模具上的(de)應用(yòng)
今年來為了(le)滿足耐高(gāo)溫、耐蝕、抗氧化要求而引入的奧氏體不鏽鋼作為熱(rè)作模具材料已經逐步(bù)獲得了廣(guǎng)泛的應用(yòng)。這類鋼一(yī)般都含有Ni、Mn等奧氏體形成(chéng)元素,同時加入一定量的C、Cr等元素,從而使得奧氏體變形更加穩定,且始終保(bǎo)持奧氏體組織,其中0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo鋼屬於鉻鎳係奧氏(shì)體不鏽鋼,其(qí)優點是組織比較穩定,在加熱和冷卻過程中均不發生(shēng)相變,具有很(hěn)高的高溫強度和耐熱性。缺點是線脹係數(shù)大,導熱性(xìng)差,降(jiàng)低了鋼的熱疲勞(láo)性能,不適宜作為強(qiáng)烈水冷(lěng)的(de)模具材料。
4Cr14Ni14W2Mo鋼在650℃以(yǐ)下有良好的機械性能(néng);在600—800℃時,易因強烈的時效(xiào)而強化;在800℃以下耐熱不起皮;在900℃以下耐氣體腐(fǔ)蝕能力高。該鋼熱處理工藝(yì)為:固溶溫度1000—1100℃水冷,組織為奧氏體;時效處(chù)理溫度為750℃,空冷,組織為奧氏體。
4Cr14Ni14W2Mo鋼抗氧化性好,可以蠕變(biàn)成形模、強(qiáng)腐蝕性的玻璃成形模以及壓鑄用型芯等熱作模具。





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