龙岩P20模具钢

 热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标，它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。

热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命，抗热疲劳性能高的材料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多；机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后，在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时，每一应力循环的扩展量；断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料，其中的裂纹如要发生失稳扩展，必须在裂纹前端具有足够高的应力强度因子，也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，如果模具材料的断裂韧性值较高，则裂纹必须扩展得更深，才能发生失稳扩展。

也就是说，抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命；而裂纹扩展速率和断裂韧性，可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此，热作模具如要获得高的寿命，模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。

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 不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模，主要钢号有420，414L，440，416。

◆时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、**度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。

塑料模具钢的选用

薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时，用P20，P21预硬态（HB250～300），腐蚀性较强时用414L。

高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。

非高温的热固性模用P6，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。

高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。

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     热作模具钢的特性：3Cr3Mo3W2V代号HM1，1970年代研制的HM1钢，在热稳定性、抗热疲劳性等方面均有所提高，该钢种已纳入GB 1299—85的国家标准模具钢号，它具有良好的抗热疲劳性能、抗回火稳定性能和良好的冶炼、锻造、热处理及机械加工工艺性能，是国内综合性能优良、符合我国资源条件的**韧性热作模具新钢种，在高温性能方面明显优于H13钢。热作模具钢的应用实例：

      （1）铝和铜合金压铸模、热挤压模具等，使用寿命可比3Cr2W8V提高1～4倍。

      （2）适用于高温、高负荷、急热急冷条件下的压力机锻模、轴承热锻凹模、成型滚锻模。

      （3）**度和高热强钢的精密锻造模。热作模具钢具有优良的强韧性、较高热强性、耐磨性、回火稳定性、耐冷热疲劳性能，冷热加工性能好，工作温度700℃以上，该钢通用性强。

 热轧模具钢分为锤锻、模锻、挤压和压铸几种主要类型，包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具在工作中除要承受巨大的机械应力外，还要承受反复受热和冷却的作用，而引起很大的热应力。热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外，还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性，此外还要求具有较高的淬透性，以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢，还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹，以及经受液态金属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%，属于亚共析钢，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。常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。

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 H13钢和3Cr2W8V钢是我国目前使用广的两种热作模具钢，其中H13钢因其良好的综合力学性能及抗冷热疲劳性能，能够胜任一般模锻工况的要求。但由于H13钢作为中耐热型热作模具钢，其工作温度不宜超过600℃，且淬透性差不利于制造大截面模具，其应用受到限制。

3CrW8V钢是我国较早使用且应用广的**热性热作模具钢，其热稳定性良好，使用温度可达650℃，但因其冷热疲劳性能和导热性差，容易因冷热疲劳而产生龟裂甚至断裂。而中合金DM钢为某科研团队自主研发的新型热作模具钢。科研人员通过3种热锻模具钢热稳定曲线的测定及微观组织的观察，对比分析3种钢热稳定性能的优劣及在热稳定过程中微观组织的变化。热稳定试验的试样尺寸为10mm×10mm×15mm，采用S2-5-12箱式炉分别将试样在580、620、650℃保温24h，然后采用69-1型洛氏硬度计，按照GB/T230.1-2000测试不同温度下3种试验钢的洛氏硬度值。

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 淬透性和淬硬性：

淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态；淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷作模具钢，淬硬性往往是主要的考虑因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢，一般模具尺寸较大，尤其是制造大型模具，其淬透性更为重要。另外，对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具，为了减少淬火变形，往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质，如空冷、油冷或盐浴冷却，为了得到要求的硬度和淬硬层深度，就需要采用淬透性较好的模具钢。 [2]

淬火温度和热处理变形

为了便于生产，要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些，特别是当模具采用火焰加热局部淬火时，由于难于准确地测量和控制温度，就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。

模具在热处理时，尤其是在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，特别是对于形状复杂的精密模具，淬火后难以修整，对于热处理变形程度的要求更为苛刻，应该选用微变形模具钢制造

龙岩P20模具钢

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