影响4Cr5MoSiV1类钢铝合金压铸模使用寿命的要素

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（６）可锻性和切削加工性好。（７）修复或修改时能熔焊。４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１钢是一种强韧性兼具的空冷硬化型钢，其主要特征 ¨ ：（１）高的淬透性和韧性。（２）优良的抗热裂性能，在使用中可以水冷。
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表１４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶｌ类钢的化学成分（质量分数。％）
Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１ｔｙｐｅｏｆｓｔｅｅｌｓ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ，％）
恶劣。其使用的材料应满足以下要求 … ：（１）在高温下具有较高的强度、硬度、抗回火稳定性和热冲击韧度。
（２）具有较好的导热性和抗热疲劳性。
（３）中等耐磨性能，可施行渗氮等表面处理来
渗氮或喷丸等表面处理，均能有效延长４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１类钢铝合金压铸模的使用寿命。关键词：压铸模；４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１钢；使用寿命
中图分类号：ＴＧ２４１．１；ＴＧ１６２．４文献标识码：Ａ文章编号：１００８．１６９０（２０１３）０２．００１３ — ０７
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影响４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶｌ类钢铝合金压铸模使用寿命的要素
薄鑫涛，唐在兴
（宝钢股份特殊钢事业部，上海２００９４０）
提高表面硬度。（４）热处理畸变小。（５）回火二次硬化效果较差。
（３）高温下不易氧化，能抵抗液态金属的粘附
和腐蚀。
（６）在较高温度下具有抗软化能力，但使用温
（４）热膨胀系数小。（５）热处理畸变小，淬透性好。
４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１（Ｈ１３、１．２３４４、ＳＫＤ６１）钢是国内外
广泛使用的热作模具钢，大量应用于铝合金压铸模。由于压铸模型腔直接与高温、高压和高速充填的金
属液接触，在短时间内温度急剧变化，工作环境十分
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｉｅ — ｃａｓｔｉｎｇｄｉｅｆｏｒａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｓｃｏｍｍｏｎｌｙｍａｄｅｏｆ４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１ｔｙｐｅｏｆｓｔｅｅｌｓ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｄｉｅ — ｃａｓｔｉｎｇｄｉｅａｒｅｍａｉｎｌｙｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｓ，ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇａｎｄｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｄｉｅ — ｃａｓｔｉｎｇｄｉｅｍａｄｅｏｆ４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１ｔｙｐｅｏｆｓｔｅｅｌｓｃａｎｂｅｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙｐｒｏｌｏｎｇｅｄｂｙｔｈｅｗａｙｓｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｐｕｒｉｔｙ，ｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎｃａｒｂｉｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｗｉｔｈｒｅｇａｒｄｔｏｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄｆｏｒｇｉｎｇｔｏｓｕｉｃｆｉｅｎｔｄｅｇｒｅｅ，ｒｅｆｉｎｉｎｇｍｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｄｏｐｔｉｏｎｏｆｓｕｉｔａｂｌｅｈａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄｔｅｍｐｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｓｗｅｌｌａｓｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｉｎｇｓｕｃｈａｓｎｉｔｒｉｄｉｎｇｏｒｐｅｅｎｉｎｇ，ｅｔｃ．ｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｅ．ｃａｓｔｉｎｇｄｉｅ：４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１ｓｔｅｅｌ：ｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ
究工作。联系电话：０２１．６２８８０１１５
《热处理》
２０１３年第２８卷
第２期
・１３・
（７）中等和高的切削加工性，中等的抗脱碳能
力。
一
般说，４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶＩ钢具有较高的热强度和硬
ＥｓｓｅｎｔｉａｌＦａｃｔｏｒｓＩｎｌｕｅｆｎｃｉｎｇＳｅｒｖｉｃｅＬｉｆｅｏｆＤｉｅ－ｃａｓｔｉｎｇＤｉｅｏｆ４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１ＴｙｐｅｏｆＳｔｅｅｌｓｆｏｒＡｌｕｍｉｎｉｕｉｎＡｌｌｏｙ
摘
要：铝合金压铸模普遍采用４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１类钢制造。影响压铸模使用寿命的因素主要有原材料质量和
制造工艺，特别是锻造和热处理工艺。在原材料方面，优化钢的成分、提高纯净度、减少偏析和夹杂物以及改善碳化物分布均匀性；在制造工艺方面，充分锻造、细化组织、采用合理的淬火回火工艺和
役条件等，其中模具材料是影响使用寿命的最主要的内在因素Ｊ，热处理与表面处理是影响寿命的关
键因素。
１材料因素
国内外许多学者都应用强韧化设计和金属学原理来分析４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１钢的化学成分（见表１）及其
铸模的选材和热处理等。
对组织性能的影响，探索在现有的４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１钢
的基础上从成分配比、冶炼、铸锭、锻造、热处理等环
节进行优化，从而发展成本低且具有最佳组织和性能的类似钢种。
图１Ｈ１３钢的强度和断面收缩率随温度的变化曲线
Ｆｉｇ．１ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｓａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｒｅａｏｆＨ１３ｓｔｅｅｌｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
差距较大，失效的形式主要有热龟裂、开裂、熔蚀
尼＼＼
Ｉ
＼、
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２００３００４００５００６００７００
温度／ ℃
（熔损）等。导致失效的原因很多，有模具设计、模
具材料、加工方法与精度、热处理与表面处理以及服
～＼、
ｍ
度，高的耐磨性和韧性以及较好的耐热疲劳性能，见
图１。西１４０ｍｍ圆棒经１０５０℃ Ｘ４．５ｈ加热空
、＼
＼
１００
／
冷，截面硬度均匀，为５２．５～５４．０ＨＲＣ，是较适合于制造铝合金压铸模的钢种之一。然而国产４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶｌ钢用于压铸模，使用寿命与国外的相比
度超过５４０ｏＣ强度会急剧下降，即耐热温度为５４０℃ 。也有文献报导Ｈ１３钢的工作温度不能高于６００ｏＣ［
收稿日期：２０１１ — ０１一ｌ１
作者简介：薄鑫涛（１９４１一），男，上海人，教授级高级工程师，主要从事特殊钢、模具钢的热处理技术开发与研
当今认为要制造高性能的模具，要求原材料生产、加工制造、热处理工艺达到最佳的组合，并与使用条件相匹配。现进一步通过ＣＡＥ来解析模具的复合应力，形成一个系统工程，结合材料、加工、热处理、服役条件等来综合全盘考虑。本文主要论述压
ＢＯＸｉｎｔａｏ，ＴＡＮＧＺａｉｘｉｎｇ
（ＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｔ，ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４０，Ｃｈｉｎａ）