【正文】 溫度為 1030～ 1120 ℃ 、 油淬） → 回火 （回火溫度為 580～ 620 ℃ 、 保溫 2h，回火二次，硬度為 48～ 49HRC）。 （ 4） 4Cr3Mo3W4VNb鋼（ GR） 1）主要性能特點及應(yīng)用 屬鎢鉬系熱作模具鋼，具有高的回火抗力和高的熱強性；耐冷熱疲勞性、熱穩(wěn)定性、耐磨性及高溫強度均明顯高于 3Cr2W8V鋼；淬透性、冷熱加工性好。適用 于齒輪高速鍛造、精密鍛造、軸承套圈熱擠壓、小型機鍛模具等方面。與 3Cr2W8V鋼制模具相比，使用壽命大幅提高。 2）熱處理工藝 鍛造（鍛后緩冷） → 等溫退火（加熱溫度為 850℃ ，等溫溫 度 720℃ ，爐冷至 550 ℃ 出爐空冷） → 淬火（加熱溫度為 1160℃ ） → 回火。 ■ 要求高韌性及塑性，選用較低淬火溫度； ■ 要求高的高溫強度及回火穩(wěn)定性，則選用較高淬火溫度； ■回火溫度： 630 ℃ 、 600 ℃ ，二次回火，每次保溫 2～ 3h，若形狀復(fù)雜的大模具，可采用三次回火，回火后硬度為 50～ 54 HRC。 鎢鉬系熱作模具鋼的一般熱處理過程 4. 基體鋼 基體鋼中有多個鋼種是冷、熱兼用的模具鋼。如 012Al鋼、 5Cr4W5Mo2V鋼（ RM2）、 6Cr4Mo3Ni2WV 鋼 (CG2)等 ，多用 于熱擠壓模。 （ 1） 012Al鋼 作熱作模具鋼使用，耐熱疲勞性和熱穩(wěn)定性比 3Cr2W8V鋼 高，熱強性高于鉻系鋼。用于熱擠壓模、機鍛模壽命均高于 3Cr2W8V鋼。 （ 2） 6Cr4Mo3Ni2WV(CG2)鋼 室溫和高溫強度、熱穩(wěn)定性高于 3Cr2W8V鋼，耐熱疲勞性較好，但高溫沖擊韌度低于 3Cr2W8V?？捎糜谥圃鞜釘D、熱鐓、熱鍛、冷擠、冷鐓等模具。 （ 3） 5Cr4W5Mo2V(RM2)鋼 有較高的抗回火能力和熱穩(wěn)定性，較高硬度和耐磨性，在700℃ 工作時仍可保持 54HRC的 硬度。可用于要求較高強度和熱穩(wěn)定性的小截面熱擠壓模、輥鍛模，但不適合于水冷及較大尺寸的模具。 （三）壓鑄模用鋼 以鎢系、鉻系、鉻鉬系熱作模具鋼為主。 ■ 要求不高時，可用合金工具鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，如 40Cr 、 4CrSi、 30CrMnSi、 4CrW2Si、 5CrW2Si、 5CrNiMo、 5CrMnMo； ■ 要求較高時，采用 4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi、 4Cr5Mo2MnVSi、 3Cr3Mo3W2V、 3Cr2W8V 4Cr3Mo2MnVNbB鋼。 注：紅色是常用的壓鑄模具鋼。 1. 3Cr2W8V鋼（半高速鋼） 用于制造熱成形模具已有 70多年的歷史，至今仍在廣泛使 用，尤其在壓鑄模中應(yīng)用最多。 （ 1）主要性能特點及應(yīng)用 ■具有高的抗回火軟化能力和二次硬化效應(yīng)（ 600℃ 時，硬 度仍可保持 40HRC）、屈服強度高達 950MPa、具有高的高溫強 度和耐磨性； ■缺點：含鎢量多，碳化物不均勻性和偏析傾向大，韌性較 差，抗氧化和熱疲勞能力差，易產(chǎn)生熱疲勞裂紋而斷裂失效。 ■ 適合制造要求高承載力、高熱強性和高耐回火性的壓鑄模和熱擠壓模。 （ 2）熱處理工藝 反復(fù)鍛造（鍛后快冷至 700℃ 緩冷） → 退火 → 淬火 → 回火 ■采用不完全退火：加熱溫度為 830～ 850℃ ，保溫 2～ 4h，爐冷至 400℃ 以下 出爐空冷； ■也可采用等溫退火：等溫溫度為 720～ 740℃ ， 保溫 3～ 4h，然后爐冷至 500℃ 以下出爐空冷，退火硬度 ≤241 HBS； ■淬火 :淬火溫度為 1050～ 1150℃ 、 20～ 40℃ 油 冷； ■回火： 550～ 650℃ ，回火 2次，回火硬度為 40～ 50HRC。 2. 4Cr5Mo2MnVSi（ Y10）和 4Cr3Mo2MnVNbB（ Y4）鋼 ■ Y10鋼成分接近 H13鋼； Y4鋼成分接近 HD鋼 — 都屬高強 韌性熱作模具鋼。 ■ 和 3Cr2W8V鋼相比，抗熱疲勞性、沖擊韌性和抗熱熔蝕 性高，但熱硬性稍差。 ■ 主要用于鋁合金和銅合金壓鑄模，使用壽命較 3Cr2W8V 鋼提高 1～ 10倍；也可用于熱擠壓模和熱鍛模，效果也較好。 三、 其它熱作模具材料 1. 熱沖裁模具用鋼 （ 1）熱作模具中，熱沖裁模具工作溫度低，對材料性能要求 寬； （ 2）幾乎所有熱作模具材料都可用于熱沖裁模具；選材時， 可重點考慮材料經(jīng)濟性和生產(chǎn)管理上的方便； （ 3）推薦： 5CrNiMo、 4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV 8Cr 4CrW2VSi鋼等，其中 8Cr3鋼是使用較多的鋼種。 2. 非鐵金屬材料 （ 1）硬質(zhì)合金 ■ 硬質(zhì)合金具有很高的熱硬性和耐磨性，還有良好的熱穩(wěn)定 性、抗氧化性和耐蝕性，可用于制造某些熱作模具。 ■ 鎢鈷類硬質(zhì)合金（常制成鑲塊）可用于熱切邊凹模、壓鑄 模以及工作溫度較高的熱擠壓凸模或凹模等。 實例：氣閥挺桿熱鐓模，原采用 3Cr2W8V鋼制作，熱處理后 的硬度為 49～ 52HRC，使用壽命 5000次；在模具工作部分采用 YG20硬質(zhì)合金鑲塊，模具壽命提高到 15萬次。 ■ 奧氏體不銹鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金和高碳高鉻合金鋼鋼結(jié)硬質(zhì) 合金也可用于制造熱作模具。 例： ST60鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造 Cu熱擠壓模和熱沖孔模、熱 平鍛模等。 3. 銅合金 （ 1）制造黑色金屬壓鑄模具：銅合金導(dǎo)熱性好，散熱快， 可使模具的溫升和溫度梯度大為降低，降低了模具的應(yīng)變和應(yīng) 力，使其強度足以承受壓鑄時的壓力，同時也減輕了熱疲勞的 作用。此外，銅合金彈性模量小，熱膨脹系數(shù)較小，不會發(fā)生 組織變化，故所制造的模具在工作過程中性能及尺寸穩(wěn)定。 （ 2）用于壓鑄模的銅合金有鈹青銅合金、鉻鋯釩銅合金和鉻 鋯鎂銅合金。 ■ 熱處理工藝：固溶處理＋時效。 ■ 用這些銅合金制造的鋼鐵件壓鑄模，使用壽命遠高于其它 的熱作模具鋼。 四、熱作模具的選材 影響熱作模具使用壽命有很多因素，如模具在工作中的受 力、受熱和冷卻情況，模具的形狀與尺寸、壓制件的材質(zhì)、變 形方式、變形量、變形速度以及潤滑條件等，因此，選用熱作 模具鋼材時，應(yīng)充分考慮這些因素的影響，合理選用，確保其 使用壽命，具體見下表。 熱作模具類型及其常規(guī)選材 模具類型 模具規(guī)格及工作條件 常用材料 硬度 HRC 熱鍛模 高度＜ 250mm小型熱鍛模 5CrMnMo 39～ 47 高度在 250～ 400mm 中型熱鍛模 高度 ＞ 400mm小型熱鍛模 5CrNiMo 35～ 39 高壽命熱鍛模 3Cr2W8V、 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV 4Cr5W2Si 40～ 45 熱鐓模 3Cr2W8V、 4Cr5MoSiV 4Cr5W2Si、基體鋼 39～ 45 精密鍛造、高速鍛模 3Cr2W8V 45～ 54 壓鑄模 壓鑄鋁、鎂、鋅合金 3Cr2W8V、 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi 43～ 50 壓鑄銅和黃銅 3Cr2W8V、 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi 35～ 40 模具類型 模具規(guī)格及工作條件 常用材料 硬度 HRC 熱擠壓模 擠壓鋼、鈦、鎳合金 4Cr5MoSiV 、 3Cr2W8V 43～ 47 擠壓鋁、鎂合金 4Cr5MoSiV、 4Cr5W2Si 46～ 50 擠壓銅及銅合金 3Cr2W8V 36～ 45 第四節(jié) 塑料模具材料 ■ 塑料在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，其產(chǎn)量按體積計算在世界上已超過鋼鐵的產(chǎn)量。 ■ 目前塑料模具正朝著高效率、高精度、長壽命方向發(fā)展，對模具材料的性能要求也不斷提高。 ■ 目前塑料模具設(shè)計和生產(chǎn)中普遍存在的問題：是選材不恰當(dāng)，處理工藝不合理。許多設(shè)計人員在選擇模具材料時，完全依據(jù)經(jīng)驗或手冊選擇材料，沒有根據(jù)模具的特殊性能要求來選材，使模具過早失效，或模具壽命大于預(yù)期計劃，造成浪費。 ■ 塑料模按成型固化不同可分為熱固性和熱塑性成型塑料模。 ■ 熱固性塑料模工作時塑料呈固態(tài)粉末料或預(yù)制坯料，加入型腔并在一定溫度下經(jīng)熱壓成型，受力大，并有一定沖擊，摩擦較大，熱機械負荷及磨損嚴重。 ■ 熱塑性塑料模是塑料呈粘流狀態(tài)下通過注射、擠壓等方法進入型腔加工成型的模具，塑變抗力小，受熱受壓受磨損不嚴重，當(dāng)加入固體填充料（例如玻璃纖維、石英粉等）時，磨損大大增加。 ■ 塑料模具按成型方法分為：注射模具、壓縮模具、擠出模具等，其中注射模具應(yīng)用最為廣泛。 注塑成型過程： 塑料（熱塑性塑料或熱固性塑料）在注射機料筒中加熱到流動（可塑化）狀態(tài)，以高壓、高速將料筒內(nèi)的粘稠塑料通過噴嘴等澆注系統(tǒng)注入模具，經(jīng)保壓、冷卻，固化后得到塑件。 ■ 注塑模具結(jié)構(gòu)和組成 （ 1）定模機構(gòu)：安裝在注射機固定模板上的部分型腔。由定位環(huán) 主流道體 定模底板 定模板 4和凹模 14組成一體，在注射機上固定不動。主流道口與注射機的噴嘴相聯(lián)。 （ 2）動模機構(gòu)：安裝在注射機動模板上的部分型腔。由凸模1動模板 導(dǎo)柱 1動模墊板 6和模腳 7等組成一體，在注射機鎖模裝置的驅(qū)動下往復(fù)運動。 （ 3）澆注系統(tǒng)：是將熔融塑料引向閉合模腔的通道。通常由主流道、冷料穴、分流道和澆口組成。 （ 4）導(dǎo)向裝置：保證動模和定模閉合時位置準確。由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成，對于多腔注射模，其頂出機構(gòu)也設(shè)置了導(dǎo)向裝置，以免制件頂彎曲和折斷。 （ 5）頂出機構(gòu)：是實現(xiàn)制品脫模的裝置。常見有頂桿式、頂管式和推板式。 （ 6）抽芯機構(gòu)：當(dāng)制品上帶有側(cè)孔或側(cè)凹結(jié)構(gòu)時，在頂出機構(gòu)工作前，先要將可作側(cè)向運動的型芯從制品中抽出，該側(cè)向運動是由抽芯機構(gòu)實現(xiàn)的。（該機構(gòu)只是部分注射成型模才需要設(shè)置）。 （ 7） 冷卻和加熱裝置：加熱是為滿足注射成型工藝對模具溫度的要求；冷卻是為使熔料能在模具內(nèi)冷卻定型。一般凹、凸模中通冷卻水、熱水、熱蒸汽等。 （ 8）排氣系統(tǒng)：為把型腔內(nèi)原有的空氣以及塑料受熱過程中產(chǎn)生的氣體排出，在模具分型面（凹、凸模相配合的接觸面又稱合模面）處開設(shè)的排氣槽。 一、 塑料模具工作條件和主要失效方式 模具成型零件包括：凸模、凹模、型腔、型芯、嵌鑲件等，它們直接和塑料接觸。 1. 工作條件 （ 1）注射壓力 40～ 150MPa,閉模壓力 80～ 300MPa或更高 。 （ 2）模具的工作溫度為 150～ 250℃ ； （ 3）型腔表面承受摩擦和腐蝕； （ 4）有敲擊和碰撞現(xiàn)象。 2. 失效形式 基本失效形式有磨損失效、局部塑性變形失效、斷裂失效 等。塑料制品的表面粗糙度及精度要求較高，表面磨損造成的 模具失效比例較大，占所有失效的 70%以上。 （ 1）磨損失效：主要表現(xiàn)為尺寸磨損超差，粗糙度因拉毛 而變高，表面質(zhì)量惡化、表面侵蝕。 （ 2）塑性變形失效：表面皺紋凹陷、麻點、棱角堆塌等超 過要求限度時而造成失效。 （ 3）斷裂失效：它的危害性較大，主要發(fā)生在塑料模形狀 復(fù)雜、多棱角薄邊、應(yīng)力集中嚴重而韌性不足處，有時合金工 具鋼不充分回火時也可發(fā)生。 3. 模具零件的主要性能要求 （ 1）成型零件的主要性能要求 成型零件要求具有一定的強度、表面耐磨性好、熱處理性能好、淬火變形小，對有腐蝕介質(zhì)析出時，要求有一定的耐蝕性。 （ 2）導(dǎo)向零件的主要性能要求