模具钢表面处理技术能提升模具性能与使用寿命。常见表面处理技术有氮化、镀硬铬、PVD(物相沉积)、CVD(化学气相沉积)等。氮化可在模具表面形成硬度高、耐磨性好且耐蚀的氮化层,提高模具表面硬度与疲劳强度,如气体氮化、离子氮化等工艺。镀硬铬能在模具表面形成坚硬、光滑的铬层,提高耐磨性与抗粘附性,常用于塑料模具与冷作模具。PVD 与 CVD 可在模具表面沉积一层高性能薄膜,如 TiN、TiAlN 等,显著提高模具的硬度、耐磨性与抗氧化性,尤其适用于高速、高精度模具,大幅提升模具在恶劣工况下的工作性能。等温淬火模具钢获得下贝氏体组织,强韧性俱佳。惠州NAK80模具钢
热作模具钢需在高温(500-800℃)下承受金属熔体的冲刷和反复加热冷却,因此必须具备优异的热强性、热疲劳抗力和抗氧化性。H13 钢是应用的热作模具钢,其化学成分设计中,铬(Cr)含量保持在 5% 左右以提高抗氧化性,钼(Mo)和钒(V)总量控制在 2%-3%,形成弥散分布的碳化物,提升高温强度。经 1050℃淬火 + 580℃回火后,其室温硬度达 HRC48-52,800℃时高温硬度仍保持在 HV300 以上,足以抵抗铝合金压铸时的高温磨损。在实际应用中,H13 模具经氮化处理后,表面硬度可达 HV800-1000,热疲劳裂纹萌生寿命延长 2 倍,特别适合汽车发动机缸体压铸模具。惠州S136模具钢零售合金模具钢通过添加合金元素,增强了其特定性能。
模具钢中的非金属夹杂物(如氧化物、硫化物)会严重影响模具寿命,模具钢需通过严格的冶炼工艺控制夹杂物等级。采用真空感应熔炼(VIM)+ 电渣重熔(ESR)双联工艺,可使 A 类(硫化物)、B 类(氧化物)夹杂物等级均控制在 1.0 级以下,D 类(球状氧化物)≤0.5 级,满足大型模具(如汽车覆盖件模具)的探伤要求(超声波探伤达到 GB/T 7233.1 中的 Ⅰ 级)。对于精密模具钢(如 S136),还需进行磁粉探伤(MT)和渗透探伤(PT),确保表面及近表面(深度≤1mm)无裂纹、气孔等缺陷。在航空航天模具(如钛合金板材冲压模)中,夹杂物控制严格的模具钢可避免冲压时因应力集中导致的模具突然失效。
选择塑料模具钢主要依据塑料制品特性与模具使用要求。对于一般塑料制品,产量较大时,可选用预硬型塑料模具钢,如 P20,其具有良好综合性能与加工性能,成本相对较低;若塑料制品精度要求高、表面质量好,可选用抛光性能优异的 NAK80 等钢种。对于腐蚀性塑料,需选用耐蚀性强的不锈钢类塑料模具钢,如 420 等。模具结构复杂程度也影响选材,复杂模具要求钢材热处理变形小,以保证模具尺寸精度。同时,还要考虑模具的生产效率与维护成本,合适的塑料模具钢能有效降低生产成本,提高生产效益。预硬型模具钢无需再热处理,缩短模具制造周期。
在模具钢的众多性能中,硬度与耐磨性紧密相关,且二者对于模具的使用寿命和工作性能起着决定性作用。一般来说,模具钢的硬度越高,其耐磨性就越好。这是因为在模具工作过程中,较高的硬度能够有效抵抗工件对模具表面的摩擦和磨损,减少模具表面的材料损耗。例如,在冷作模具钢中,像 Cr12MoV 钢经过适当的热处理后,硬度可达 HRC60 - 62,其在冷冲裁、冷挤压等工艺中表现出优异的耐磨性,能够长时间保持模具的尺寸精度,生产出高质量的产品。然而,单纯追求高硬度并不一定能实现比较好的耐磨性,钢中碳化物的形态、分布和数量同样对耐磨性有着重要影响。合理分布的碳化物能够起到弥散强化的作用,在模具表面形成坚硬的骨架结构,进一步提高模具的耐磨性能。贝氏体模具钢具有良好的强韧性和耐磨性。惠州S45C模具钢工厂直销
调质态模具钢强度和韧性良好配合,性能更优。惠州NAK80模具钢
热疲劳性能是热作模具钢的关键指标,通常采用热循环测试(加热至 600-800℃,空冷至室温为一个循环)评价其抗热裂纹能力。H13 钢经优化热处理后,可承受 1000 次以上热循环而无明显裂纹,而普通 5CrNiMo 钢能承受 500 次循环。通过扫描电镜观察发现,H13 钢的热疲劳裂纹扩展速率为 5×10⁻⁶mm / 次,远低于 5CrNiMo 钢的 1.2×10⁻⁵mm / 次,这与其均匀分布的钒碳化物(VC)阻碍裂纹扩展有关。在实际压铸生产中,热疲劳性能优异的 H13 模具(经 200℃回火)比常规处理的模具寿命延长 40%,尤其适合铝合金高压压铸(压射比压≥100MPa)工况。惠州NAK80模具钢
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