H13模具钢压铸模具寿命对热疲劳性能的影响

时间：2017-07-17 作者：91再生 来源：91再生网

　　H13模具钢压铸模具寿命对热疲劳性能的影响

　　将热疲劳试样校正常工艺调质处理后，再将一部分试样在570℃×3h进行气体氮碳共渗，另一部分试样不进行氮碳共渗，然后进行对比试验。试验过程是：将试样放入700℃的铝液中加热5秒钟，然后立即放入水中急冷，每次重复上述工艺过程。试验结果表明，未经氮碳共渗的试样，3—5次循环就粘铝，而经过氮碳共渗的试样，几百次以后仍末出现粘铝现象，而且脱模容易。还发现，未经氮碳共渗的试样，经60次循环，试样表面就出现微裂纹，而经过氮碳共渗的试样，试验160次循环以后开始出现微裂纹，证明了经过氮碳共渗的试样抗热疲劳性能好，比未经氮碳共渗的试样的抗热疲劳性提高1．6倍。

 

　　氮碳共渗后的试样，其最表面是白亮层，由比较致密的ε—Fe2—3(N，C)化合物组成[1]，这与铝的晶体结构不同，且浸润性不好，这可能是试样不粘铝的原因。

　　材料的热疲劳性能是决定热模具寿命的重要指标之一。热疲劳除了与材料的导热系数和热膨胀系数等物理性质有关外，还与材料的高温强度和塑性有关。热疲劳裂纹往往在表面热应力最大的区域形成，模具表面受到剧烈氧化时会加速损伤过程，若材料抗氧化性能好，则可减轻损伤。试样经氮碳共渗后，高温屈服强度提高，塑变抗力提高，延缓了裂纹萌生，同时，氮碳共渗试样的表层具有抗氧化性，可减轻氧化侵蚀时的损伤过程，这可能是提高抗热疲劳性的原因。

　　H13模具钢用新工艺球化退火后，加工成冲击试样经不同温度淬火回火后、做冲击试验，并测定随炉试样的洛氏硬度，其结果见图5。从图5a可以看出，随淬火温度升高、硬度提高，同样温度回火，淬火温度高者，硬度也高，说明高温淬火能提高红硬性。从图5b可以看出，提高淬火温度，冲击韧性降低；淬火温度—定时，随回火温度升高，冲击韧性提高。同样温度回火，淬火温度低者，冲击韧性高。从冲击韧性考虑，压铸模具宜采用较低温度淬火和高温回火的工艺。但850℃淬火比900℃淬火试样的冲击韧性有所降低，可能与加热温度太低，溶入奥氏体的合金元素少有关。因为溶入基体的合金元素减少，会降低基体的强度，影响冲击韧性的提高。

　　H13模具钢是精密塑胶模具首选材料

　　不要只重产品设计，忽视塑胶模具制造。

　　有些用户在开发产品或新产品试制时，往往初期只注重于产品研制与开发，忽视与塑胶模具制作单位的沟通。产品设计方案初步确定后，即提前与模具厂商接触有两个好处：

　　1、可以保证设计的产品有好的成形工艺，不会因零件难以加工而修改定型设计。

　　2、模具制作方可提前做设计准备，防止匆忙中考虑不周，影响工期。

　　3、制作高质量塑胶模具，只有供需双方紧密配合，才能最终降低成本，缩短周期。

　　h13热作模具钢工作环境

　　h13热作模具钢包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类。如前所述．热作模具工作条件的主要特点是与热态金属相接触、这是与冷作模具工作条件的主要区别。因此会带来以下两方面的问题：

　　（l）模腔表层金属受热。通常锤锻模工作时．其模腔表面温度可达300～400℃以上热挤压模可达500一800℃以上；压铸模模腔温度与压铸材料种类及浇注温度有关。如压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃以上。这样高的使用温度会使模腔表面硬度和强度显著降低，在使用中易发生打垛。为此．对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高，包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第一种途径，即加入Cr、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定性。（2）模腔表层金属产生热疲劳（龟裂）。热模的工作特点是具有间歇性．每次使热态金属成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因此．热

　　模的工作状态是反复受热和冷却，从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用．其结果引起模腔表面出现龟裂，称为热疲劳现象，由此，对热模具钢提出了第二个基本使用性能要求．即具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素主要有：①钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与含碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢（C0.3%5～0.6%）合碳量过低．会导致钢的硬度和强度下降．也是不利的。②钢的临界点影响。通常钢的临界点（Acl）越高．钢的热疲劳倾向性越低。因此．一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。

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