在機電或工業等(děng)行(háng)業的人士(shì)都(dōu)知道,過去,不鏽鋼材(cái)在化工、航天、航空、原子能以及民用工業應用較多(duō),在模具製造中應用較少,但是由於模具工業的發(fā)展,模具工作的環境對模(mó)具材料的性能要求越來越高,在操作具有化學腐蝕的(de)塑料為原(yuán)料的塑料製品時,模具(jù)必(bì)須具有防腐蝕(shí)性能;在強磁(cí)場中工作的模具不應產生感應;一些(xiē)耐(nài)高溫、耐蝕、抗氧化性的熱處理(lǐ)模具(jù)以及一些精密耐蝕模具(jù)需要通過時效來提高(gāo)模具硬度,以上幾類模具都要求模具具有特殊性能。而各類不鏽鋼正是具有(yǒu)以上性能並能滿足以上需要,從而解決了操作中的難題。
根據模具的工作(zuò)條件,選擇(zé)了幾種不同(tóng)類型的不鏽鋼,並簡要的介紹了其熱處理工藝。
下麵我(wǒ)們就逐一探討下:
一、馬氏體不鏽鋼的應用
在具有化學腐蝕性環境中工作的模具,必(bì)須具有耐腐蝕性,而且還要求具有一定(dìng)的硬度、強度和耐磨性能等。這類要求高硬度的模具一般選用馬(mǎ)氏體(tǐ)不鏽鋼製造,常用的馬氏體不鏽鋼有:2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr17Mo、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2等。下麵根據硬度(dù)的要求(qiú)介紹了幾種不鏽鋼:
(1)中碳高鉻耐蝕馬氏體不鏽鋼應用
這類鋼要求硬度在50—55HRC左右。典型的不鏽鋼為4Cr13,該鋼為中碳馬氏體不鏽鋼,熱處理後有較高的硬度和耐磨性,且抗大氣和水蒸汽腐蝕,可用於製(zhì)造要求具有一定耐蝕性(xìng)能的塑料模(mó)具。該鋼的淬火溫度一般選擇1050℃,該鋼淬透性好,對於(yú)小型塑料模具,淬(cuì)火時可用空氣冷卻,以減少模具的熱(rè)處理變形;而對於尺寸較大的(de)模具可采用油淬(cuì),淬火(huǒ)後的模具一(yī)般采用200-300℃回火,回火後硬度為(wéi)50—53HRC。適宜製造承包(bāo)商負荷、高耐(nài)磨及腐蝕介質作用下的(de)塑料製品的模具,例如304不鏽鋼六角棒。
(2)高(gāo)碳高鉻性不鏽鋼應用
對於(yú)要求較(jiào)高硬度、較高耐磨性的耐蝕(shí)塑(sù)料模具可選擇高碳(tàn)高鉻型不鏽鋼,如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。以Cr14MoV為例,其含碳量為1.0%—1.15%,該鋼具(jù)有(yǒu)較好的淬(cuì)透性(xìng),淬火溫度一般選(xuǎn)擇為1100—1120℃油冷,硬度大於或(huò)等(děng)於58 HRC,回火溫(wēn)度(dù)為500℃,保溫2h,回火4次(cì),其硬度大於或等於60 HRC。該鋼具(jù)有高硬度(dù)、高耐磨性和(hé)良好的耐腐蝕性,高溫硬度也較高,適宜製造在(zài)腐(fǔ)蝕介質作用下承(chéng)受高負荷、高(gāo)耐磨的塑料模具。
(3)低碳(tàn)鉻鎳型耐蝕不鏽(xiù)鋼的應用
1Cr17Ni2鋼屬於馬氏體(tǐ)型不鏽鋼耐酸鋼,對於氧酸類(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(nài)蝕性;該鋼有較高的強度和適宜的硬度,乃是性(xìng)能比4Cr13鋼好,因此要(yào)求(qiú)耐蝕性能高的塑料模具,仍然(rán)有一部分采用該型號的不鏽鋼製造。
1Cr17Ni2鋼淬(cuì)火溫度範(fàn)圍(wéi)為(wéi)950—1050℃油冷。淬火後低溫回火或(huò)高溫回火性能均有較(jiào)好的耐(nài)腐蝕,淬火後經200—300℃回火,鋼的硬度(dù)為(wéi)38—40HRC,如通過冷處理,可(kě)使奧氏體(tǐ)繼續轉化為馬(mǎ)氏體,硬度可(kě)提高到42—48HRC,鋼的強度、硬度較高,耐磨性好,而且有較高的耐(nài)腐蝕性能。回火溫度在600—700℃,鋼的基(jī)本組(zǔ)織為回火索氏體,具有較好(hǎo)的強度和韌度配合,而且也有較高的耐蝕性(xìng)能。該類鋼還可以通過滲氮處理(lǐ),提高(gāo)耐磨性(xìng)、抗咬合能力(lì)和模具的使用壽命。
1Cr17Ni2鋼主要用於耐腐蝕、高精度的塑料模具。
二、 馬氏體不鏽鋼模具在熱處理過程中會產生變形,這是模具熱處理三大難題之一(變形(xíng)、開裂、淬硬),如何既保持模具的加工精度,又使(shǐ)模(mó)具具有較高硬度。對於(yú)複雜、精密、長壽命麵臨的一個(gè)重要課題,國內研製和發展了一係列的沉澱(diàn)硬化不鏽鋼解決了這道難題,常用(yòng)的此類不鏽鋼有:0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。316不鏽鋼扁鋼
例(lì)如0Cr17Ni4Cu4Nb是一種馬氏體沉澱硬化不鏽鋼,因含碳量低,耐腐蝕性優於馬氏體不鏽鋼,而接近於(yú)奧(ào)氏體不鏽鋼。該鋼熱處理工藝簡單,固溶溫度為1040℃,水(shuǐ)冷,熱處理後可獲得單一板條狀(zhuàng)馬氏體,硬度為32—34HRC,具有(yǒu)良好(hǎo)的切削加工性能,便於模具的硬度可達到40HRC,由於溫度較低,模具變形較小,硬度(dù)和強度皆有提高,同時獲得綜合的力學性能。為了提高模具的(de)表麵硬度和耐(nài)磨性,該類鋼製模具可采用(yòng)離(lí)子(zǐ)氮化表麵處理,表麵硬度可達900HV以上,大大延(yán)長了模具的使用壽命。
沉澱硬化型不鏽鋼(gāng)主要用於製造耐腐蝕、高精度的塑料模具。
三、奧氏(shì)體不鏽鋼在熱作模具上的應用
今年來為了滿足耐高溫、耐蝕、抗氧化(huà)要求而引入的奧氏體不鏽鋼(gāng)作為(wéi)熱作模具材料已經逐步獲得了廣泛的應用。這類鋼一般都含有Ni、Mn等奧(ào)氏體形成(chéng)元素,同(tóng)時加入一定量的C、Cr等元素,從而使(shǐ)得奧氏體變形更加(jiā)穩定,且始終保持奧氏體(tǐ)組織,其中0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo鋼屬於鉻(gè)鎳係奧氏體不鏽鋼,其優點是組織比較(jiào)穩定,在加熱和冷卻過程(chéng)中均不發生相變,具(jù)有很高的高溫強度和耐熱性。缺點是線脹係數大,導熱性差,降低了鋼的熱疲勞性能,不適宜作(zuò)為強烈(liè)水冷的模(mó)具(jù)材料。
4Cr14Ni14W2Mo鋼在650℃以下有良好的機械性能;在600—800℃時,易因強烈的時效而強化;在(zài)800℃以下耐熱不起皮;在900℃以下耐氣體腐蝕能力高。該鋼熱處理工藝為:固溶溫度1000—1100℃水冷,組織為奧氏體;時效處理溫度為750℃,空冷,組織為奧氏體。
4Cr14Ni14W2Mo鋼抗(kàng)氧化性(xìng)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。