几种热作模具钢应用的介绍

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一.   HM-1:4Cr3Mo3W2V

   HM-1钢属于一种高热强性基体钢，有高的高温冲击韧性，较好的抗冷热疲劳性能。在用于轴承成型凹模时，寿命是5CrMnMo的6-9倍；在用于轴承塔形冲头时，寿命是3Cr2W8V的4-7倍



二.  GR：4Cr3Mo3W4VNb

   GR钢亦属于一种高热强性基体钢，与HM-1,CG-2,012Al，3Cr2W8V钢性能比较，在700℃高温时，抗拉屈服强度大于686Mpa；在不同的加热温度，时间下试验，其硬度值变化较为平缓；在冷热疲劳试验中，裂纹深度总和为0.68mm，最大裂纹深度为0.119mm，分别是3Cr2W8V钢的15%和8.9%。所以，GR钢有最高的高温强度，最好的热稳定性，最好的抗冷热疲劳性能。同时，该钢的锻造，切削性能均好，淬火加热温度范围宽，用低的淬火温度；要求高温强度，稳定性高的模具，用高的淬火温度。在最佳淬火温度下，可得到10级-11级的细晶粒度钢。适用于在600℃-700℃使用的各种热作模具，目前已在汽车、自行车、轴承、冶金等行业中应用。在用于汽车起动电机驱动齿轮锻模时，寿命是H13的2-3倍；在用于自行车曲柄滚锻模时，寿命达2万次，是3Cr2W8V钢的15倍到20倍；用于紫铜热挤压模时，寿命是3Cr2W8V的6倍。



三.  ER8

    ER8钢是上海材料研究所在20世纪80年代畅销欧洲的热模钢H10A的基础上研究发展的一种新钢种，属空冷硬化热作模具钢。具有良好的热强性、红硬性和耐磨性，高温冲击韧性可达102J/cm2有较高的抗冷热疲劳性能和极高的抗热震性。广泛用于压力机，热锻模、热挤压模、压铸模等热作模具。在用于摩托车连杆热锻模时，寿命是3Cr2W8V钢模具的3倍；在用于大口径弹体热挤压模时，寿命是3Cr2W8V钢模具的5倍；在用于电机铅合金叶片压铸模时，平均寿命是原模具的10倍。



四.   HD：4Cr3Mo2NiVNbB

    HD钢是大冶钢厂通过调整合金元素生产的一种新型热作模具钢。具有良好的热强性、热稳定性，高温冲击韧性可达75J/cm2，断裂韧性比3Cr2W8V钢高23.7%，具有良好的抗热磨损性能、导热性和工艺性能。适用于钢合金或钢质挤压模具，压铸模具，寿命有明显提高。



五.  H13：4Cr5MoSiV1

    H13钢是世界各国最广泛使用的一种典型模具钢种，属高热强性热作模具钢。在国外主要用于制造热锻模、压铸模、热挤压模具。我国本溪、大冶、太原钢厂已经研制生产。该钢钢质纯净，组织致密均匀；具有较高的热强性，韧性和延展性；抗冷热疲劳和抗裂纹扩展能力强，能有效地抵抗温度循环交热疲劳裂纹的产生和扩展；淬透性、耐磨性良好；可切削性和抛光性能优良；有热处理变形小的特点。除广泛用于热模、热冲模外，也广泛用于铝、镁、锌等合金的挤压模具和合金熔化液的压铸模具。为消除模具淬硬时的热应力，淬火后应立即回火，回火温度应高于模具的工作温度约25℃。



六.   012Al: 5Cr4Mo3SiMnVAl 与CG-2：6Cr4Mo3Ni2WV

   012Al钢和CG-2钢是冷热模具兼用钢种，都是在VASCO-MA美制基体钢基础上重新调整合金元素，进一步合金化研制出来的高强韧性基体钢，我国的本溪、贵阳钢厂已经研制生产。

   012Al钢和CG-2钢的高温性能及韧性，介于GR钢和HM-1钢之间。700℃高温时，012Al钢的抗拉屈服强度大于610MPa；CG-2钢在硬度值为HRC45-HRC55时，具有较高的断裂韧性。在冷热疲劳的试验中，两种抗冷热疲劳性能都优于3Cr2W8V钢，能较好地抵抗温度冷热交变下裂纹的产生和扩展。是制造热冲、热挤模具的良好材料。

012Al钢在用于45钢传动杆热镦模具时，寿命是3Cr2W8V钢模具的15倍；在用于D60钢热挤压冲头时，寿命是3Cr2W8V钢模具的8.5倍；在用于GCr15轴承套圈冲孔冲头时，寿命是3Cr2W8V钢模具的5-6倍。在用于其它热冲模时寿命是3Cr2W8V钢模具的5倍以上。



七.  RM2:5Cr4W5Mo2V

   5Cr4W5Mo2V钢是一种高热强性热模具钢，是本溪钢厂生产的，曾获国家科技进步三等奖。使用寿命比3Cr2W8V钢模具高2倍-3倍。



八.  CH75

GH75钢是华中理工大学和大冶钢厂共同研制的一种以碳化钒为强化相的新型热作模具钢。由于采用降低Cr含量，限制Mo含量，提高V含量和C含量，以VC为主要强化相的合金化方案，从而提高了钢的热强性、抗回火稳定性和热稳定性。因为VC呈细小弥散分布状态，和基体截面的结合力强，不易聚集长大，故强化效果好。特别是在700℃高温时，CH75钢的高温强度有510MPa，是同一温度下H13钢高温强度的2倍多，也明显地高于3Cr2W8V钢，有效地提高了热作模具的使用温度，改善了因高温强度不足引起热作模具塑性变形而导致失效的状态。CH75钢的淬火、回火温度区宽，易于控制，可根据模具的要求来调整其热处理工艺。如对塑性要求较高时，可选择1050-1100℃淬火，而对强度要求较高时，则可选择1100-1130℃淬火。在1100℃最佳淬火温度下，可得到10级的细晶粒度钢。在500℃回火时，硬度值为HRC59，与淬火硬度基本一致。当回火温度从500℃提高到600℃时，CH75钢硬度下降2HRC-3HRC，而H13钢则下降)5HRC-7HRC；在600℃回火后，CH75钢的回火硬度比3Cr2W8V钢高9个HRC,，比H13钢高10个HRC，；在回火温度高达700℃时,CH75钢仍有较高的硬度（HRC42-45），比3Cr2W8V高11HRC，将CH75钢与3Cr2W8V，012Al,CG-2，H13钢在660℃，进行热稳定性实验，当保温时长达9小时时，CH75钢仍保持 HRC42-44的硬度，比3Cr2W8V高5个HRC，比012Al钢高4个HRC，比CG-2钢高3个HRC，可见CH75钢的稳定性和热稳定性明显优于3Cr2W8V，012Al,CG-2，H13钢。此外CH75钢还具有适宜的高温塑性，冲击韧性和抗氧化性能，与国内外同类热作模具钢相比，具有良好的综合机械性能，特别是具有较高的高温强度，适宜制造温度在700℃左右的热作模具，寿命比同类热作模具提高1倍以上。目前主要用于热锻模具和精锻模具。



九.  Y10

Y10钢是上海材料研究所研制的一种铝合金压铸模具专用钢。具有较高的抗冷热疲劳性能良好的耐熔蚀性能，热处理变形小的特点。采用高频加热试样，700℃--150℃循环热疲劳试验，经2000次循环试样出现裂纹，裂纹最长长度Y10钢是3Cr2W8V钢的50%；在裂纹长度为0.05mm-0.15mm时，Y10钢出现的裂纹条数是3Cr2W8V钢的50%，其中≤0.05mm的裂纹条数占31%；裂纹长度＞0.15mm时，Y10钢出现的条数是3Cr2W8V钢的1.6%。抗铝合金熔液熔损试验，熔损率Y10钢是3Cr2W8V钢的82%。Y10钢的锻造、切削、热处理工艺性能良好，不需特殊热处理设备。用Y10钢制造的汽车变速箱上盖压铸模寿命为22万次，是3Cr2W8V钢模具的4-7倍；用Y10钢制造的120照相机盒压铸模寿命为30万次，是3Cr2W8V钢模具寿命的6倍。



十.  Y4

Y4钢是上海材料研究所研制的一种铜合金压铸模具专用钢，也用于热锻、热挤压模具。Y4钢通过合理的成份配比，采用较低的合金含量，使钢种在达到高的热强性、热稳定性的同时，又保持了较好的韧性、导热性及工艺性能，锻造、切削、热处理工艺性能良好。采用高频加热试样780℃--250℃循环热疲劳试验，经3000次循环后试样出现裂纹，裂纹最长长度Y4钢是3Cr2W8V钢的22.6%；在裂纹长度为0.05mm-0.02mm时裂纹条数Y4钢是3Cr2W8V钢的56%，其中≤0.05mm,的条数占41%，可见Y4钢具有较高的抗冷热疲劳性能用Y4钢制造的铜弯管接头压铸模寿命达$1.77万次，是3Cr2W8V钢模具寿命的2.5倍；轴承套圈挤压模寿命达到1.5万到3万只，是3Cr2W8V钢模具寿命的5倍-7倍；铜铸环压铸模具寿命则是原模具寿命的4倍-5倍，具有良好的使用效果。



十一 R521,R522,R523

大冶钢厂研制的R521、R522、R523 热作模具钢是一种5%Cr的铬钼钒硅系高合金工具钢。合金元素的合理配比，增强了钢的淬透性，改善了韧性，增强了耐磨性和热强性。为了进一步提高热作模具钢R521红硬性，配比中加进了钨元素，形成了R522钢，为了进一步提高钢的耐热疲劳和耐热裂性，又研制了含稀土元素的热作模具钢R523。三种钢钢质洁净，元素分布均匀，组织致密，切削性能优于Cr12钢和3Cr2W8V钢。主要用来制造铝合金型材和铜合金的挤压模和压铸模，热锻模，厚金属片冲剪模，螺栓锻头模等各种热作模具。