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主要品种有4种,分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。高碳系高速钢牌号为9w18Cr4V,因含碳量高(0.9%),故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时,寿命显著提高,但其抗弯强度为3000MPa,冲击韧性较低,热处理工艺要求严格。牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3),含钒量达3-4%,使耐磨性大大提高,但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。
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HD钢较一般中碳3%Cr~2%Mo或3%Cr~3%Mo型热作模具钢又增加了1%左右的Ni,进一步提高了钢的韧性和塑性。在相同硬度(HRC43)下,其断裂韧性比3Cr2W8V钢高30%。用HD钢制造的铜合金管材挤压底模和穿孔针的使用寿命较3Cr2W8V钢提高一倍左右,并在轴承环热挤冲头和凹模、汽门挤压底模上也有成功应用的例子。用Y4钢制造铜合金挤压模底模和穿孔针顶头,模具的使用寿命也比3Cr2W8V钢制造的模具稳定地提高一倍以上。
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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: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合碳量有关,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。
无磁高强度模具钢电子工业中的部分磁性元件需用无磁性的模具生产,7Mnl5Cr2A13V2WMo钢的导磁系数很低,强度、耐磨性也良好,但切削加工比较困难。国内开发的无磁模具钢有18Mn12Crl8NiN(代号A18)、8Mnl5Cr18(代号WCG)、50Mnl8Cr4WN(简称50Mn)等。其中50Mn具有低磁导率(μ<1.1H/m),较高强度和良好的加工性能,经1020~1070℃(水冷)固溶处理后,硬度HRC30左右。再经过590℃士10℃时效,硬度上升至HRC35左右。