冷作和熱作模具鋼的區(qū)別與聯(lián)系(什么是冷作模具和熱作模具)
本篇文章給大家談?wù)劺渥骱蜔嶙髂>咪摰膮^(qū)別與聯(lián)系,以及什么是冷作模具和熱作模具對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),希望對(duì)各位有所幫助。
熱作模具鋼和冷作模具鋼之間的區(qū)別是什么
熱作模具鋼包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。冷作模具鋼側(cè)重硬度、耐磨性,含碳量較高,合金元素以增加淬透性,提高耐磨性為主。 冷作模具鋼包括制造沖裁用的模具(落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀)、冷鐓模和冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等;熱作模具鋼的工作特點(diǎn)是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。
冷作模具鋼與熱作模具鋼成分有什么區(qū)別?為什么?
一、區(qū)別:
1、含碳量不一樣:冷作模具鋼的含碳量一般在1.45%~2.30%;熱作模具鋼的含碳量在0.3%~0.6%;
3、含鉻量不一樣:冷作模具鋼含鉻量為11%~13%;熱作模具鋼的含鉻量根據(jù)合金鋼性能不同而不同;
3、其他元素加入不完全一樣:冷作模具鋼多采用加入碳化物形成元素,例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金鋼;熱作模具鋼加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素。
二、原因:
1、熱作模具鋼加入合金元素中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是強(qiáng)化鐵素體和提高淬透性,W、Mo合金元素是為了防止回火脆性,Cr、W、Si合金元素能提高相變溫度,使模具在交替受熱與冷卻過(guò)程中不致發(fā)生相變而發(fā)生較大的容積變化,從而提高其抗熱疲勞的能力。
2、冷作模具鋼通常在成分上以高碳為主,以滿足高硬度和高耐磨性的需要。如果為了提高模具抗沖擊能力,需增加韌性時(shí),可選用中碳鋼,這時(shí)可借用熱作模具鋼來(lái)代替。在冷作模具鋼中加入合金元素時(shí),主要是為了提高淬透性和耐磨性,對(duì)于耐磨性要求高的模具,多采用加入碳化物形成元素,例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金鋼。
擴(kuò)展資料
一、由于熱作模具長(zhǎng)時(shí)間處于高溫高壓條件下工作,因此,要求模具材料具有高的強(qiáng)度、硬度及熱穩(wěn)定性,特別是應(yīng)有高熱強(qiáng)性、熱疲勞性、韌性和耐磨性。
二、熱作模具在工作時(shí)承受著很大的沖擊力,模腔和高溫金屬接觸,反復(fù)地加熱和冷卻,其使用條件極其惡劣。為了滿足熱作模具的使用要求,熱作模具鋼應(yīng)具備下列基本特性:
(1)較高的高溫強(qiáng)度和良好的韌性。熱作模具,尤其是熱鍛模,工作時(shí)承受很大的沖擊力,而且沖擊頻率很高,如果模具沒(méi)有高的強(qiáng)度和良好的韌性,就容易開(kāi)裂。
(2)良好的耐磨性能,由于熱作模具丁作時(shí)除受到毛坯變形時(shí)產(chǎn)生摩擦磨損之外,還受到高溫氧化腐蝕和氧化鐵屑的研磨,所以需要熱作模具鋼有較高的硬度和抗黏附性。
(3)高的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是指鋼材在高溫下可長(zhǎng)時(shí)間保持其常溫力學(xué)性能的能力。熱作模具工作時(shí),接觸的是熾熱的金屬,甚至是液態(tài)金屬,所以模具表面溫度很高,一般為400~700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發(fā)生熱化,具有高的熱穩(wěn)定性,否則模具就會(huì)發(fā)生塑性變形,造成堆塌而失效。
(4)優(yōu)良的耐熱疲勞性,熱作模具的工作特點(diǎn)是反復(fù)受熱受冷,模具一時(shí)受熱膨脹,一時(shí)又冷卻收縮,形成很大的熱應(yīng)力,而且這種熱應(yīng)力是方向相反,交替產(chǎn)生的。在反復(fù)熱應(yīng)力作用下,模具表面會(huì)形成網(wǎng)狀裂紋(龜裂),這種現(xiàn)象稱為熱疲勞,模具因熱疲勞而過(guò)早地?cái)嗔眩菬嶙髂>呤У闹饕蛑?。所以熱作模具鋼必須要有良好的熱疲勞性?/p>
(5)高淬透性。熱作模具一般尺寸比較大,熱鍛模尤其是這樣,為了使整個(gè)模具截面的力學(xué)性能均勻,這就要求熱作模具鋼有高的淬透性能。
(6)良好的導(dǎo)熱性。為了使模具不致積熱過(guò)多,導(dǎo)致力學(xué)性能下降,要盡可能降低模面溫度,減小模具內(nèi)部的溫差,這就要求熱作模具鋼要有良好的導(dǎo)熱件能。
(7)良好的成形加工工藝性能,以滿足加工成形的需要。
參考資料:百度百科-熱作模具鋼
冷作模具鋼用來(lái)做哪些模具?熱作模具鋼可以做哪些模具?他們的區(qū)別是什么?
冷作模具鋼主要應(yīng)用于,鋁,鋅,鎂及合金壓鑄模。
熱作模具鋼主要用于各種不銹鋼片,硅鋼片,鋁片的沖壓模
更主要的區(qū)別在于熱處理工藝上及淬火硬度的不同
(1)冷作模具鋼
冷作模具包括冷沖模、冷擠模、彎曲模、切邊模等,在工作過(guò)程中,要承受高的壓力、彎曲力和一定的沖擊力,同時(shí)與坯料發(fā)生劇烈的摩擦,因此應(yīng)具有高的硬度、高的耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性,同時(shí)要求熱處理后的變形小和具有較高的淬透性等。常采用的材料為9Mn2V、Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、65Mn、9SiCr、GCr15SiMn和CrWMn等,其熱處理工藝為淬火+低溫回火處理,硬度均比較高(58HRC以上)。
(2)熱作模具鋼
熱作模具包括熱鍛模、熱頂鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等,根據(jù)工作條件,其應(yīng)具有高溫下保持較高的力學(xué)性能,在較高的溫度下具有足夠的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性,并具有良好的耐熱疲勞性,高的淬透性,良好的工藝性和抗氧化能力,鈞銳模具鋼材其常見(jiàn)的材料有5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、H13、5SuMnMoV、4SiCrV等,從3Cr2W8V壓鑄模的熱處理工藝曲線,可以看出其熱處理工藝比較復(fù)雜,根據(jù)回火溫度來(lái)確定其力學(xué)性能,多采用高溫回火處理,其硬度控制在40~50HRC,滿足工作需要
熱作模具和冷作模具的區(qū)別是啥? 它們分別有什么特點(diǎn)?
1、分類不同:冷作模具鋼包括制造沖截用的模具(落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀)、冷鐓模和冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等;熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。
2、工作條件不同:冷作模具鋼在工作時(shí),需要模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強(qiáng)度和足夠的韌性,以保證沖壓過(guò)程的順利進(jìn)行;熱作模具工作時(shí)需要熱作模具鋼的基本使用性能具是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強(qiáng)度、高的熱塑變抗力以及很好熱疲勞抗力。
性能特點(diǎn):
受沖擊負(fù)荷且刀間單薄的冷作模具;尺寸大、形狀復(fù)雜重負(fù)荷錘鍛模用鋼,具有很高的力學(xué)性能,特別是塑變抗力及韌性高。
而熱擠壓模用鋼,具有很高的回火穩(wěn)定性和高的耐熱疲勞性能。
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選用方法:
1、冷作模具鋼選用時(shí)需考慮加工方法、應(yīng)力狀態(tài)、成形加工對(duì)象的材料性質(zhì)、生產(chǎn)數(shù)量、板材厚度等,此外模具的大小及尺寸精度也是不可忽略的因素。
2、負(fù)荷較小或小批量生產(chǎn)時(shí)使用低合金工具鋼(SKS),負(fù)荷較大或大批量生產(chǎn)時(shí)使用冷作模具鋼(SKD),負(fù)荷更大時(shí)選用高速工具鋼及粉末高速工具鋼。
3、適用于耐磨場(chǎng)合的有冷作模具鋼、高速工具鋼及高合金高速工具鋼,適用于耐沖擊場(chǎng)合的有8Cr-2Mo系模具鋼和基體型高速工具鋼。
參考資料
百度百科-冷作模具鋼
百度百科-熱作模具鋼
注塑模冷模試模和熱模試模的區(qū)別
冷作模具鋼側(cè)重硬度、耐磨性。含碳量高,合金元素以增加淬透性,提高耐磨性為主。
熱作模具鋼對(duì)硬度要求適當(dāng),側(cè)重于紅硬性,導(dǎo)熱性,耐磨性。因此含碳量低,合金元素以增加淬透性,提高耐磨性、紅硬性為主。
冷作模具鋼
冷作模具鋼包括制造沖截用的模具(落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀)、冷鐓模和冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等
1.冷作模具鋼的工作條件及性能要求
冷作模具鋼在工作時(shí).由于被加工材料的變形抗力比較大,模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此,冷作模具的正常報(bào)廢原因一般是磨損.也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失效的。
冷作模具鋼與刃具鋼相比.有許多共同點(diǎn)。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強(qiáng)度和足夠的韌性,以保證沖壓過(guò)程的順利進(jìn)行、其不同之處在于模具形狀及加I工藝復(fù)雜.而且摩擦面積大.磨損可能性大.所以修磨起來(lái)困難。因此要求具有更高的耐磨化模具工作時(shí)承受沖壓力大.又由于形狀復(fù)雜易于產(chǎn)生應(yīng)力集中,所以要求具有較高的韌性;模具尺寸大、形狀復(fù)雜.所以要求較高的淬透性、較小的變形及開(kāi)裂傾向性??傊?,冷作模具鋼在淬透性、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具鋼高一些.而在紅硬性方面卻要求較低或基本上沒(méi)要求(因?yàn)槭抢鋺B(tài)成形),所以也相應(yīng)形成了一些適于做冷作模具用的鋼種,例如,發(fā)展了高耐磨、微變形冷作模具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等。下面結(jié)合有關(guān)鋼種選用進(jìn)一步說(shuō)明。
2.鋼種選擇
通常接冷作模具的使用條件,可以將鋼種選擇分為以下四種情況:
(1)尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、輕負(fù)荷的冷作模具。例如.小沖頭,剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼制造。這類鋼的優(yōu)點(diǎn)是;可加工性好、價(jià)格便宜、來(lái)源容易。但其缺點(diǎn)是:淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此,只適于制造一些尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、輕負(fù)荷的工具以及要求硬化層不深并保持高韌性的冷像模等。
(2)尺寸大、形狀復(fù)雜、輕負(fù)荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達(dá)40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國(guó)近年來(lái)發(fā)展的一種不含Cr的冷作模具用鋼.可代替或部分代替含Cr的鋼。
9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開(kāi)裂傾向性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小,而淬透性比碳素工具鋼大.其價(jià)格只比后者高約30%因此是一個(gè)值得推廣使用的鋼種。
但9Mn2V鋼也存在一些缺點(diǎn)如沖擊韌性不高,在生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn)有碎裂現(xiàn)象.另外回火穩(wěn)定性較差,回火溫度一般不超過(guò)180℃在200℃回火時(shí)抗彎強(qiáng)度及韌性開(kāi)始出現(xiàn)低值。
9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質(zhì)中淬火。對(duì)于一些變形要求嚴(yán)格而硬度要求又不很高的模具,可采用奧氏體等溫淬火。
(3)尺寸大、形狀復(fù)雜重負(fù)荷的冷作模具。須采用中合金或高合金鋼.如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等,另外也有選用高速鋼的。
近年來(lái)用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應(yīng)指出,此時(shí)已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長(zhǎng)處.而用它的高淬透性和高耐磨性。為此.在熱處理工藝上也應(yīng)有所區(qū)別。
選用高速鋼做冷模具時(shí).應(yīng)采用低溫淬火.以提高韌性。例如 W18Cr4V鋼做刃具時(shí)常用的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時(shí),則應(yīng)采用1190℃的低溫淬火。又如 W6Mo5Cr4V2鋼.采用低溫淬火后可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。
〔4)受沖擊負(fù)荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述.前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均采用高碳過(guò)共析鋼乃至榮氏體鋼。而對(duì)有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等.其對(duì)口單?。褂脮r(shí)又受沖擊負(fù)荷作用則應(yīng)以要求高的沖擊韌性為主。為了解決這一矛盾.可采取以下措施.①降低合碳量.采用亞共折鋼.以避免由于一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降;②加入Si.、Cr等合金元素.以提高鋼的回火穩(wěn)定性和回火溫度(240一270℃回火)這樣有利于充分消除淬火應(yīng)力使嘰提高.而又不致降低硬度;②加入W等形成難熔碳化物的元素以細(xì)化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW2Si;、5CrW2Si等。
3.充分發(fā)揮冷作模具鋼性能潛力的途徑
在用Cr12型鋼或高速鋼做冷作模具時(shí),一個(gè)很突出的問(wèn)題是鋼的脆性大.使用中易開(kāi)裂。為此,必須用充分鍛打的方法細(xì)化碳化物.除此之外應(yīng)發(fā)展新鋼種。發(fā)展新鋼種的著眼點(diǎn),應(yīng)是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數(shù)量。近年來(lái)國(guó)內(nèi)研制并推廣以下幾種新鋼種、如表4.11所示。
Cr4W2MoV 鋼具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等優(yōu)點(diǎn).并具有較好的回火穩(wěn)定性及綜合力學(xué)性能.用干制造硅鋼片沖模等.可使壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上但此鋼鍛造溫區(qū)范圍較窄,鍛造河縣開(kāi)裂.應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度和操作規(guī)認(rèn)Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬火變形小、淬透性高.有空淬微變形模具鋼之稱7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼.其特點(diǎn)是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善。
二、熱作模具鋼
1.熱作模具的工作條件
熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述.熱作模具工作條件的主要特點(diǎn)是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。因此會(huì)帶來(lái)以下兩方面的問(wèn)題:
(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時(shí).其模腔表面溫度可達(dá)300~400℃以上熱擠壓??蛇_(dá)500一800℃以上;壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關(guān)。如壓鑄黑色金屬時(shí)模腔溫度可達(dá)1000℃以上。這樣高的使用溫度會(huì)使模腔表面硬度和強(qiáng)度顯著降低,在使用中易發(fā)生打垛。為此.對(duì)熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強(qiáng)度、高的熱塑變抗力,實(shí)際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的種途徑,即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。
(2)模腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點(diǎn)是具有間歇性.每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水、油、空氣等介質(zhì)冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態(tài)是反復(fù)受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮,即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力作用.其結(jié)果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂,稱為熱疲勞現(xiàn)象,由此,對(duì)熱模具鋼提出了第二個(gè)基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。一般說(shuō)來(lái),影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有:
①鋼的導(dǎo)熱性。鋼的導(dǎo)熱性高,可使模具表層金屬受熱程度降低,從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認(rèn)為鋼的導(dǎo)熱性與合碳量有關(guān),含碳量高時(shí)導(dǎo)熱性低,所以熱作模具鋼不宜采用高碳鋼。在生產(chǎn)中通常采用中碳鋼(C0.3%5~0.6%)合碳量過(guò)低.會(huì)導(dǎo)致鋼的硬度和強(qiáng)度下降.也是不利的。
②鋼的臨界點(diǎn)影響。通常鋼的臨界點(diǎn)(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低。因此.一般通過(guò)加入合金元素Cr、W、Si、引來(lái)提高鋼的臨界點(diǎn)。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
2.常用熱作模具用鋼
(1)錘鍛模用鋼。一般說(shuō)來(lái),錘鍛模用鋼有兩個(gè)問(wèn)題比較突出一是工作時(shí)受沖擊負(fù)荷作用.故對(duì)鋼的力學(xué)性能要求較高,特別是對(duì)塑變抗力及韌性要求較高;二是錘鍛模的截面尺寸較大(<400mm)故對(duì)鋼的淬透性要求較高,以保證整個(gè)模具組織和性能均勻。
常用錘鍛樓用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應(yīng)選用不同的材料。對(duì)特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對(duì)中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。
(2)熱擠壓模用鋼,熱擠壓模的工作特點(diǎn)是加載速度較慢,因此,模腔受熱溫度較高,通常可達(dá)500一800℃。對(duì)這類鋼的使用性能要求應(yīng)以高的高溫強(qiáng)度(即高的回火穩(wěn)定性)和高的耐熱疲勞性能為主。對(duì)ak及淬透性的要求可適當(dāng)放低。一般的熱擠壓模尺寸較小,常小于 70~90 mm。
常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼.其化學(xué)成分如表4.16所示。
其中4CrW2Si.既可做冷作模具鋼,又可做熱作模具鋼.由于用途不同,可采用不同熱處理方法。作冷模時(shí)采用較低的淬火溫度(870—900℃)及低溫或中溫回火處理;作熱模時(shí)則采用較高的淬火溫度(一般為950一1000℃)及高溫回火處理。
(3)壓鑄模用鋼。從總體上看,壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近,即以要求高的回火穩(wěn)定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠模用鋼相同.如常采用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對(duì)熔點(diǎn)較低Zn合金壓鑄模.可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對(duì)Al和Mg合金壓鑄模,可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對(duì)Cu合金壓鑄模.多采用3Cr2W8V鋼。
近年來(lái).隨著黑色金屬壓鑄工藝的應(yīng)用,多采用高熔點(diǎn)的鋁合金和鎳合金.或者對(duì)3Cr2W8V鋼進(jìn)行Cr-Al-SI三元共滲,用以制造黑色金屬壓鑄模。更近國(guó)內(nèi)外還正在試驗(yàn)采用高強(qiáng)度的銅合金作黑色金屬的壓鑄模材料。
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