無磁模具鋼又名7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼,其化學(xué)成分示于表2-31-1
表2-31-1 7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼的化學(xué)成分(GB/T1299—2000)w/%
5CR21新型無磁模具鋼全稱5Cr21Mn9Ni4N,低鎳奧氏體無磁不銹模具鋼,內(nèi)燃機氣閥鋼,此鋼具有硬度高,耐磨性,磁導(dǎo)率低,在700~C溫度下具有良好的韌性和的耐腐蝕性,是制造無磁模具的理想材料,產(chǎn)品化學(xué)成分穩(wěn)定,性能,壽命耐久,不起銹,是目前取代7Mnl5、70Mn、50Mn等替代無磁鋼的無磁模具鋼 。
獲得WC-Ni系無磁硬質(zhì)合金有以下方法:
1.嚴(yán)格控制碳含量
WC-Ni合金和WC-Co合金一樣,碳含量是影響W在粘結(jié)相中固容量的主要因素,即合金中碳化合物相的碳含量越低,Ni粘結(jié)相中W的固溶量越大,其變化范圍約在10~31%。當(dāng)W在Ni粘結(jié)相中的固溶量超過17%時,合金就呈無磁性。這種方法的實質(zhì)是通過降低碳含量,提高W在粘結(jié)相中的固溶量來獲得無磁硬質(zhì)合金。實際通常采用碳含量低于理論碳含量的WC粉,或在混合料中加入W粉的方法來達到生產(chǎn)低碳合金的目的。不過,單純利用控制碳含量的方法來制取無磁合金是非常困難的!
就第二種方法來說,雖然可以滿足生產(chǎn)無磁硬質(zhì)合金的要求,但還存在一些問題。碳含量是生產(chǎn)無磁合金中比較難準(zhǔn)確控制的因素,也是獲得正常性能硬質(zhì)合金的基本前提。W-C-Ni三元系能得到正常組織結(jié)構(gòu)(二相區(qū))的碳成分范圍比較窄,而其中能夠獲得無磁合金的范圍更窄。在工業(yè)生產(chǎn)條件下,比較難以合金組織在二相區(qū)中的無碳區(qū)。如果希望合金無磁,往往控制碳含量在二相區(qū)的低碳側(cè),如果碳含量過低,就會析出θ相,從而嚴(yán)重影響合金機械性能。雖然添加Mo、Ta等合金元素可使合金粘結(jié)相二相區(qū)中無碳區(qū)的范圍增大,但增寬幅度畢竟有限。
對于添加Cr生產(chǎn)無磁合金的方法來說,其磁性不依賴合金碳含量的變化。但是加入Cr3C2(碳化鉻)后合金的強度會受到影響。目前生產(chǎn)的無磁硬質(zhì)合金,無磁的重要指標(biāo)是磁導(dǎo)率偏高,其機械性能(強度、硬度、耐磨性等)有待進一步提高。
模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼種。模具是機械制造、無線電儀表、電機、電器等工業(yè)部門中制造零件的主要加工工具。模具的質(zhì)量直接影響著壓力加工工藝的質(zhì)量、產(chǎn)品的精度產(chǎn)量和生產(chǎn)成本,而模具的質(zhì)量與使用壽命除了靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工精度外,主要受模具材料和熱處理的影響。
模具鋼大致可分為:冷軋模具鋼、熱軋模具鋼和塑料模具鋼三類,用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同,工作條件復(fù)雜,因此對模具用鋼,按其所制造模具的工作條件,應(yīng)具有高的硬度、強度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同,工作條件復(fù)雜,因此對模具用鋼的性能要求也不同。
按熱強性排列的主系列進行選材:
低合金調(diào)質(zhì)模具鋼(6G,6F2,6F3)→中鉻熱作模具鋼(H11、H12、H13)→鎢熱作模具鋼(H21,H22)。
非標(biāo)準(zhǔn)的熱作模具鋼:例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時,可以選擇6H1,6H2。
當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時,可以選擇D2,D4→M2,M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的,但其熱疲勞性(即冷熱抗疲勞裂紋)很差,不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。
(3)抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經(jīng)常受到強度較高的壓力和彎曲的作用,因此要求模具材料應(yīng)具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下,進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近于模具的實際工作條件(例如,所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合)??箯澰囼灥牧硪粋€優(yōu)點是應(yīng)變量的值大,能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態(tài)下變形抗力的差別。