合金工具鋼是制造量、刃具，耐沖擊工具，冷作模具，熱作模具，無(wú)磁模具、塑料模具的原材料。它是在碳素工具鋼成分的基礎(chǔ)上添加Cr、Mo、V、W等合金元素以提高淬透性、韌性、耐磨性、熱硬性以及細(xì)化晶粒等。合金工具鋼應(yīng)用廣泛、使用的工況條件苛刻，尤其是部分用于壓鑄模，擠壓模的熱作模具鋼及用于大型、精密、復(fù)雜冷作模的冷作模具鋼，要求有良好的等向性、高的純結(jié)度及理想的金相組織，碳化物形態(tài)。這些高的要求，除了在鋼材化學(xué)成分上進(jìn)行合理的配比化外，相應(yīng)在冶煉、澆注、熱加工、熱處理上還要采用一定的新的生產(chǎn)工藝技術(shù)。

1 合金工具鋼鋼種

合金工具鋼鋼種、成分、組織、性能在GB／T1299— 2OOO標(biāo)準(zhǔn)中已列出，它是GB1299—85標(biāo)準(zhǔn)的修正，鋼種由原來(lái)的33個(gè)增加至37個(gè)。同一鋼種的合金工具鋼，各國(guó)有其各自的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)。近來(lái)，一些國(guó)家在合金工具鋼上開(kāi)發(fā)研制了許多新鋼種，不少?gòu)S商還對(duì)一些常用鋼種進(jìn)行成分優(yōu)化，提出了各自的系列品牌產(chǎn)品，類(lèi)似HI3鋼的品牌產(chǎn)品。

2 冶金質(zhì)量

要求材料具有良好的等向性、高的純凈度，必須在冶煉、澆注凝固、均勻化處理上采取一定的措施與工藝技術(shù)。

2．1 冶煉 冶煉水平是保證鋼的化學(xué)成分和基本性能的先決條件。非金屬夾雜物，尤其氧化物、硫化物在鋼中可能成為發(fā)生缺陷的起始點(diǎn)。高質(zhì)量鋼的生產(chǎn)，在冶煉中關(guān)鍵要控制非金屬夾雜物，提高純凈度。要降低氧、硫、磷、氫、氮以及非金屬夾雜物的含量。當(dāng)前對(duì)一些模具鋼的冶煉已作了不少的工藝改進(jìn)。首先，采用精選的原材料。不僅S、P量低，而且嚴(yán)格控制有害元素As、sn、sb、Pb、Bi、Cu。其次，大多采用電爐煉鋼，吹氬攪拌，使夾雜物上浮，鋼液均勻，并選用合成渣及復(fù)合脫氧劑，提高鋼液的純凈度。再次，采用精煉技術(shù)(如LF鋼包精煉、VD真空脫氧或ⅡV帶真空罩的鋼包精煉)，對(duì)于一些要求更高的鋼種還采用電渣重熔(ESR)或真空電弧(白耗)重熔(VAa)。對(duì)于H13鋼，國(guó)外某鋼廠對(duì)P、S量的控制，優(yōu)質(zhì)鋼分別為0．025％(wt)、0．005％(wt)以下，特優(yōu)鋼分別為0．015％(眥)、0．003％(眥)以下。含氧量小于15ppm[， 日本山陽(yáng)(株)規(guī)定≤10 ppm。S、P量的降低大大提高了熱作模具鋼的沖擊韌度及抗熱疲勞性能。

2．2 澆注凝固 對(duì)于一些冷 熱作模具鋼，澆注仍以模鑄為主，為保證鋼錠質(zhì)量，廣泛采用保護(hù)氣體澆注、真空澆注或保護(hù)渣澆注等技術(shù)，防止二次氧化。為了提高等向性，降低偏析程度，要對(duì)澆注溫度作一定的控制，并在錠模合理設(shè)計(jì)、凝固過(guò)程方面作充分考慮。

2．3 鋼錠的均勻化處 理對(duì)于一些高合金模具鋼的大型鋼錠或枝晶嚴(yán)重的鋼錠以及要求高等向性的鋼材，還要施行均勻化處理——擴(kuò)散均質(zhì)處理，使合金元素的偏析程度下降，提高等向性。均勻化處理一般溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)。如據(jù)介紹，國(guó)外某鋼廠對(duì)4—6 t的H13鋼錠鋼均勻化處理為加熱到1 280～1 300 oC，保溫24—30 h后快冷到800℃，再轉(zhuǎn)入保溫爐，以后升溫進(jìn)行鍛造加熱。經(jīng)這樣均勻化處理后，No在鋼中的偏析程度可以從1．5下降到1．1，鍛造后的縱、橫向性能接近。

3 熱加工

熱加工的作用不僅是成形，而且使鑄態(tài)組織中的孔洞焊合，改善鋼的致密性，對(duì)于提高等向性、改善橫向塑、韌性起著十分重要的作用。需注意的是，為提高等向性，除選用合適的錠型外，還應(yīng)采用多向軋制、多向鐓拔的方法。如僅在一個(gè)方向上，鍛比超過(guò)一定數(shù)值后，反而會(huì)使另一方向的力學(xué)性能急劇下降，出現(xiàn)各向異性。為使鋼材具有良好的等向性，要采用多向鐓拔，并選擇一定的鍛比。目前生產(chǎn)的模具鋼，橫、縱向的塑韌性差別可控制在10％ ～20％以?xún)?nèi)。對(duì)于Crl2型一類(lèi)共晶鋼，必須采用熱加工(軋、鍛)擊碎魚(yú)骨狀共晶碳化物，并且經(jīng)過(guò)多向鍛(軋)使碳化物呈均勻、細(xì)小分布。對(duì)于H13型過(guò)共析鋼，澆注、凝固后會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)定的共晶碳化物(大塊狀、俗稱(chēng)液析碳化物)，可通過(guò)均勻化處理及多向鍛(軋)造使碳化物呈均勻、細(xì)小分布。

4 熱處理

為了充分發(fā)揮合金工具鋼材料的潛力，提高工模具的使用壽命，熱處理是十分重要的環(huán)節(jié)。綜觀模具的失效因素及所占的百分比，熱處理因素所造成的失效要占到總量的一半多，應(yīng)引起足夠的重視。

5 結(jié)語(yǔ)

　　當(dāng)前合金工具鋼在冶煉、澆注凝固、熱加工、熱處理等方面都獲得很大的工藝技術(shù)發(fā)展，對(duì)提高材料的冶金質(zhì)量、工模具的使用壽命起著極大的作用。

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