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          不銹鋼在模具材料中的應用

          來源:       時間:  2017-11-20 09:21
                不銹鋼是指在空氣或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金,有馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼等類型,經過多年的發展,其耐蝕性、加工性和強度都遠遠超過其他材料,而且隨著鍛造工藝的發展,不銹鋼可以獲得多種形狀。
                模具是工業生產上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓等方法得到所需產品的各種模子和工具。隨著模具工業的發展,模具工作的環境對模具材料的性能要求越來越高,這就要求模具必須具有防腐蝕性能、無磁性、耐高溫、耐蝕、抗氧化性和高耐磨性等特殊性能。模具的材質主要分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼等。 
               不銹鋼的上述特點能夠滿足模具材料日益發展的要求,因而各類不銹鋼在模具材料中的應用也愈加廣泛。
                  
          1 熱作模具用不銹鋼
              奧氏體不銹鋼含有Mn、Ni等奧氏體形成元素,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,并始終保持奧氏體組織。由于其耐高溫、耐蝕、抗氧化,因此可以用作熱作模具的材料,目前已經得到了一定的應用。其典型的鋼種為0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo。
              0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo鋼屬于Cr-Ni系奧氏體不銹鋼,其優點是組織比較穩定,在加熱和冷卻過程中均不發生相變,具有很高的高溫強度和耐熱性。缺點是線脹系數大,導熱性差,降低了鋼的熱疲勞性能,不適宜作為強烈水冷的模具材料。
              另外,4Cr14Ni14W2Mo鋼在650℃以下有良好的機械性能且抗氧化性好,可以蠕變成形模、強腐蝕性的玻璃成形模以及壓鑄用型芯等熱作模具。     
             
          2 冷作模具用不銹鋼
              不銹鋼材質的冷作模具主要是無磁冷作模具。這種模具在強磁場中不會被磁化,保證了磁性制品在生產過程中即使被磁化,但仍然容易脫模,從而有效的保證了生產的正常進行。
              無磁模具鋼主要為奧氏體不銹鋼。奧氏體型不銹鋼模具材料有1Cr18Ni9Ti,該鋼具有較高的抗晶間腐蝕性能,在各種狀態下都能保持穩定的奧氏體組織,在強磁場中不產生磁感應,因此用來制造無磁冷作模具鋼。另外,其強度和其他力學性能因時效處理,均有所提高,同時一般還需要進行氮化處理,來保證無磁冷作模具的耐磨性。

          3 塑料模具用不銹鋼
              塑料模具的材質通常要具有較高的硬度、強度和耐磨性能,同時在一些特殊的工藝中,還要求一定的耐蝕性。用于塑料模具的不銹鋼主要為馬氏體不銹鋼。
          3.1 沉淀硬化馬氏體塑料模具鋼
              對于要求高硬度和高加工性能(如拋光性能)的不銹鋼塑料模具鋼,常使用沉淀硬化馬氏體不銹鋼最為模具的材質。此類不銹鋼主要有: 0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。
              0Cr17Ni4Cu4Nb是其中典型的代表鋼種之一。此鋼種碳含量低,耐腐蝕性優于馬氏體不銹鋼,而接近于奧氏體不銹鋼。同時,在熱處理后0Cr17Ni4Cu4Nb模具的硬度可達到40HRC。
             與其他類型馬氏體塑料模具鋼類似,為了提高模具的表面硬度和耐磨性,此類型的模具可采用離子氮化表面處理,表面硬度可達900HV以上,可以大大延長塑料模具的使用壽命。
             因此,沉淀硬化馬氏體不銹鋼主要用于制造耐腐蝕、高精度的塑料模具。
          3.2 低碳高鉻馬氏體塑料模具鋼
              此類馬氏體塑料模具鋼的代表鋼種為1Cr17Ni2。它的強度、硬度較高,耐磨性好,具有較好的強度和韌度配合,而且有較高的耐腐蝕性能;對于氧酸類(一定溫度、濃度的硝酸,大部分的有機酸)以及鹽類的水溶液有良好的耐蝕性,耐蝕性能優于4Cr13。
              另外,通過滲氮處理,可以提高塑料模具的耐磨性、抗咬合能力和使用壽命。因此,低碳高鉻馬氏體塑料模具鋼主要用來制造高耐蝕性、高精度的塑料模具。
          3.3 中碳高鉻馬氏體塑料模具鋼
              此類塑料模具鋼的典型材質為4Cr13中碳馬氏體不銹鋼,其硬度要求在50-55HRC左右,有較高的硬度和耐磨性,且抗大氣和水蒸汽腐蝕。   
              由于4Cr13的淬透性良好,對于小型塑料模具,淬火時可用空氣冷卻,以減少模具的熱處理變形;而對于尺寸較大的塑料模具可采用油淬。它適宜制造高耐磨及腐蝕介質作用下的塑料制品的模具。 
              
          3.4 高碳高鉻馬氏體塑料模具鋼
              對于要求較高硬度、較高耐磨性的耐蝕塑料模具可選擇高碳高鉻型不銹鋼,如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。
              常用的高碳高鉻馬氏體不銹鋼材質為Cr14MoV,其含碳量為1.0-1.15%,該鋼具有較好的淬透性,經熱處理后硬度可達到60 HRC。該鋼具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性,高溫硬度也較高,適宜制造在腐蝕介質作用下承受高負荷、高耐磨的塑料模具。
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