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我国模具钢应用技术现状与发展

时间: 2011-07-25 10:00 来源: 作者: 点击:
目前我国模具选材用钢较为广泛,除了工具钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢)外,还有轴承钢、弹簧钢、调质钢、渗碳钢、等,钢种达数十种之多,但常用的只有二十余种,而用量最多的只有八种: Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNIMo、45、40Cr。据估计,这八个钢号年用量占我国模具钢年总用量的80%。

随着工业生产发展和少、无切削工艺广泛应用,对模具钢性能提出了更多、更高的要求,常用钢种已经不能完全满足需要,迫切需要研制和应用新型模具钢。

近年,国内研制了近二百种新型模具钢种,如超硬高速钢W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等;强韧耐磨钢7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等;高速钢基体钢 65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等;中碳超高强度钢 4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等;时效钢25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等;火焰淬火钢7CrSiMnMoV、7Cr2 SiMnMoV TiRe等;易切削模具钢8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等。也引进了国际通用的几种美国钢号,如 D2(Cr12MolV1)、H13(4Cr5MoV1Si)、P20(3Cr2Mo)等。新钢种满足了模具较高力学性能、特殊工艺性能和特殊使用性能的需求,解决了模具设计、加工、使用中的一些难题,大幅度提高了模具使用寿命,带来十分显著的经济效益和社会效益,对工业发展和少、无切削工艺广泛应用起了极大促进作用。但因多种不利因素的影响,新型模具钢的应用量仍然较少,年用量仅相当于模具钢年总用量的1/40~ l/ 50。当然其用量仍呈逐年上升态势。

90年代,我国模具工业进人了快速发展时期,这极大地促进了模具钢生产、应用技术的进步。通过引进先进的设备和技术,已能生产高质量的模具钢,有些钢种的冶金质量已达到国际先进水平,并有少量出口,在国际上享有一定的声誉。但应看到,我国模具钢生产、应用的总体水平仍然较低,存在许多长期没有解决的问题。国产模具钢绝大多数是电炉钢,钢的成分偏析大,纯净度低,碳化物级别偏高,疏松级别超标,模块的纵横向性能相差悬殊。

模具钢材料利用率低,原因是钢材中圆棒料占85%以上,锯料、改锻中消耗量大;模块、扁钢、板材等品种很少,精品、制品更少。模具钢改锻效果差,绝大多数改锻仅以模坯达到形状、尺寸为目的,忽视组织改善,以致模坯中仍保留超级别的碳化物和不利的流线分布。模具选材和热处理不当也是模具钢应用中一个突出问题。模具设计、制造者不熟悉材料和热处理,热处理技术人员不熟悉模具工况条件,常常造成选材或热处理工艺不与模具相匹配。此外,热处理工艺执行不严,热处理设备和工艺落后,操作不当造成模具变形、开裂,是普遍存在的。调查表明,模具因选材和热处理不当造成早期失效者占70%左右。表面处理在模具上的应用,除渗碳、渗氮外,其它扩渗处理(渗非金属,渗金属)应用很少,镀膜和喷涂处理应用更少。一些应用又常因种类和工艺选择不当,达不到预期效果,甚至不但无益,反而有害,成为模具钢应用技术中一个薄弱环节。

国内模具钢近期发展重点应在下列几个方面:

(1) 提高冶金质量,增加品种规格,坏料制品化、精品化

采用先进的设备和技术,采用先进的冶金方法和工艺,如炉外精炼,电渣重熔,真空处理,多向锻轧,精锻、精轧,生产纯净度的优质钢材;增加生产高均匀性、高等向性的模块、扁钢、方钢、板材等。通过机加工、调质处理等方法提供制品化、精品化的模具钢产品。把我国丰富的合金资源及劳动力资源转化为模具钢产品优势,提高国际市场竞争力,扩大出口,这是我国模具钢发展的战略目标。

(2) 研制、推广应用新型模具钢

国内新型模具钢种类繁多,但研制新型模具钢的空间仍然很大、况且有些新钢种性能有待改进。如铝合金大型铸件日渐增多,研制大型铝合金压铸模具钢仍是当务之急。又如建筑业近年发展很快,研制价格低、耐磨性高、有足够强韧性的、耐火砖模具钢也是一个急需解决的课题。

鉴于新型模具钢能大幅度提高模具使用寿命,能解决模具设计、制造、使用、修复中的生产和技术难题,能获得巨大综合效益,应大力推广应用新型模具钢,可望新型模具钢应用量逐年增加。同时也要重视老钢种的使用,通过合理选材,采用新工艺,扬长避短,发挥其更大效用。

(3) 建立模具选材用材专家系统

随着产品品种多样化,模具工况条件复杂化,合理选材用材更显重要和迫切。已有的研究工作积累了大量数据资料,在此基础上补充完善钢种性能数据,总结国内外在模具材料技术领域的最新成果和经验,借助日益广泛普及应用的现代计算机技术,建立具有指导性强、先进、可靠、实用的模具钢选材用材专家系统势在必行。

(4) 建立模具钢系列

我国塑料工业发展很快,塑料制品广泛用于农业、机械、化工、建筑、玩具、日用品、汽车、灯具,家用电器等,需求量大,质量要求高,与之相应,塑料模具钢需求量急速增加,对钢的使用性能、工艺性能也提出了更高要求。但目前塑料模具选材比较混乱,无章可循,随意性大,影响了模具使用寿命,也影响了塑料制品质量和市场竞争力,急需通过研制、引进、补充完善钢种,建立适合我国的塑料模具钢系列,使塑料模具钢冶炼、质量控制、供货、选材、加工和使用水平上一个新的台阶。

(5) 加强表面处理技术的应用

表面处理能在保持模具心部原有成分和性能的基础上,赋予模具表面特殊使用性能(主要是耐磨性、耐蚀性等),大幅度提高模具使用寿命,拓宽了模具钢应用范围,还可以价格低的模具钢取代价格高的模具钢,因此有广阔应用前景,受到世界各国的重视。我国应大力加强表面处理基础理论和应用研究,采用先进设备和技术,以期多种类、高质量的表面处理在模具上广泛应用。

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