⒈化学成分均匀性

模具钢通常是含有多种元素的合金钢。 当钢在钢锭模内由液态凝固时,由于选择性结晶,钢液中的各种元素在凝固组织中分布不均匀特殊钢材热轧,形成偏析。 这种化学成分偏析会造成组织和性能的差异,是影响钢材质量的重要因素之一。
降低钢的偏析程度可以有效地改善钢的性能。
近年来,国内外许多冶金厂都在努力生产成分均匀、组织细化的钢材。
⒉ 宽松
气孔是钢材致密性不足的表现。
疏松大部分发生在钢锭的上部和中部,这是由于这些地方集中了较多的杂质和气体造成的。
由于疏松缺陷的存在,使钢材的强度和韧性降低,加工表面的粗糙度也受到严重影响。 对于一般模具钢来说影响不是特别大,但如冷轧辊、大模块以及冲头和塑料成型模具零件则有更严格的要求。
例如,深腔锻模、冲头要求松动度不大于1级或2级特殊钢材热轧,用于表盘或透光件等的塑料模具用钢要求松动度不大于1级。超过1级。
⒊碳化物不均匀性
硬质合金是大多数模具钢的重要成分。 除可溶于奥氏体的碳化物外,还有一些不溶于奥氏体的残余碳化物。

碳化物的尺寸、形状和分布对模具钢的性能有非常重要的影响。
碳化物的尺寸、形状和分布与钢的冶炼方法、钢锭的凝固条件和热加工变形条件有关。
过共析钢的碳化物可能在晶界处形成风状碳化物,或者碳化物在加工变形过程中可能被拉长形成带状碳化物,或者两者兼而有之。 莱氏体模具钢中存在一次碳化物。 和二次碳化物。 在热变形过程中,大部分网状共晶碳化物会被破碎。 碳化物首先沿变形方向延伸形成带。 随着变形程度的增加,碳化物变得均匀、细小。 。 碳化物的不均匀性对钢的淬火变形、开裂和力学性能影响较大。

⒋隔离
偏析是钢的成分和结构不均匀的表现。 这是模具钢低倍组织检查中经常存在的缺陷。 它是钢锭凝固过程中形成的,与钢的化学成分和浇注温度有关。 一般分为树枝状偏析、方形偏析、点状偏析等。
由于枝晶偏析的存在,不同方向的力学性能表现出明显的差异。
方形偏析是由于结晶时柱状晶两端与铸锭中心等轴晶之间积累了较多的杂质和气孔而造成的。 严重的方形偏析对钢材的质量影响显着,特别是切削量较大的零件或型芯受力的模具零件。 除了影响模具钢力学性能的各向同性外,偏析还对模具的抛光性能有一定的影响。 因此,国外相关标准中有严格的规定。
⒌白斑
白点是热轧钢坯和大型锻件中常见的缺陷,是钢材内部裂纹的一种。
白点的存在对钢材的性能有极其不利的影响。 这种影响主要表现在降低钢材的力学性能,造成锻件在热处理过程中淬裂、开裂,或者在使用过程中发展出更严重的损伤事故,所以在任何情况下,有白点的锻件都不能使用。

不同的钢材对白点的敏感度不同。 一般认为容易产生白点的钢种有铬钢、铬钼钢、锰钢、锰钼钢、铬镍钼钢、铬钨钢等,其中马氏体铬镍钢含W(C)大于0.30%、W(Cr)大于1%、W(Ni)小于2.5%的铬镍钼钢对白斑最敏感。
白点的形成原因是钢中氢的脱附、沉淀和积累,导致钢的纵截面上形成银亮白色的粗晶圆形或椭圆形斑点。 它经常导致锻件和钢坯内部出现裂纹。 模具钢等最容易出现白点。 如果添加碳化物元素Cr、Mo、V,可以降低白点的敏感性。 生产该类钢时,必须注意大型锻件的脱气和锻后缓冷或脱氢退火。
⒍含氧量
模具钢一般不规定钢中允许气体含量。
随着氧含量的增加,氧化物的颗粒和数量增多,钢的疲劳性能下降,也容易产生热裂纹。
有人对热作模具钢H13()进行了试验,氧含量最好不大于1.5*10-5。 规定高纯钢的氧含量不应大于1.0*10-5。 因此,近年来,为了提高模具的制造质量。 国内外模具钢正逐步向低氧含量方向发展。
⒎钢中非金属夹杂物

优质钢材不仅必须具有符合技术标准要求的化学成分,而且钢中的非金属夹杂物也尽可能少,因为虽然钢中非金属夹杂物的体积很小,它不影响钢材的质量。 对性能的影响是巨大的。 减少钢中非金属夹杂物是炼钢的主要任务之一。
钢中的非金属夹杂物通常是指铁及其他合金元素与氧、硫、氮等相互作用形成的化合物,如FeO、MnO、Al2O3、SiO2、FeS、MnS、AlN、VN等。 ,以及炼钢、浇注过程中带入的耐火材料。 后者的成分主要是Si、Al、Fe、Cr、Ca、Mg等的氧化物。

钢中非金属夹杂物按来源可分为本征夹杂物和外来夹杂物。 固有夹杂物是钢在液态和凝固过程中形成的化合物。
钢中的非金属夹杂物从基本意义上可以看作是一定尺寸的裂纹。 它们破坏金属的连续性并导致应力集中。 在外应力作用下,裂纹很容易发展和扩大,导致性能变差。 减少。
塑性夹杂物的存在使钢材在锻造和轧制过程中由于延伸和变形而产生各向异性。 同时,抛光过程中夹杂物的剥落增加了模具的表面粗糙度。 因此,对于大型、重要的模具,提高钢的纯净度非常重要。
⒏有害元素含量

硫和磷在钢的凝固过程中形成磷化物和硫化物,并在晶界处析出,从而引起晶间脆性,降低钢的塑性。 S、P含量过高,容易造成钢锭在轧制时产生裂纹。 ,并且会大大降低钢材的力学性能。
日本Yuki 等人研究了S、P含量对含5%W(Cr)的热作模具钢(H13)韧性和热疲劳性能的影响。 结果表明,如果W(S、P)含量由0.025%变化,当W(P)、W(S)由0.010%降低到0.005%、W(S)0.001%时,长度和数量热疲劳裂纹的数量将减少一半。
当DAC钢中W(P)含量从0.03%降低到0.001%时,钢在45HRC时的冲击韧性可从39.2J/cm2提高到127.5 J/cm2。 另外,降低钢中S、P含量还可以有效提高钢的各向同性。
评价模具钢冶金质量的详细指标和技术参数可参考国家标准《优质合金模具钢》(GB/-2009)。 模具在现代制造业特别是汽车、电器制造行业中占有越来越重要的地位。 70%以上的零件是由模具制造加工的。
但目前,我国优质模具严重依赖进口。 主要原因不在于我们的优质炼钢水平,而在于没有认识到整个模具钢材质量的提高是一个系统化的控制过程。 除冶金质量外,制造过程中的锻造加工、预备热处理、机械加工和最终热处理都会影响模具的内部组织和应力状态,从而决定模具的最终性能。
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