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• 热作模具钢有什么功能要求？
• H13（4Cr5MoSiV1）热作模具钢的资料属性：泊松比、密度、杨氏模量等等
• 模具钢材的经常使用功能

热作模具钢有什么功能要求？

热作模具钢是指适宜于制造对金属启动热变形加工的模具用的合金工具钢，如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。

因为热作模具长期间处于高温低压条件下上班，因此，要求模具资料具有高的强度、硬度及热稳固性，特意是应有高热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。

热作模具在上班时接受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触，重复地加热和冷却，其经常使用条件极端顽劣。

为了满足热作模具的经常使用要求，热作模具钢应具有下列基本个性：(1)较高的高温强度和良好的韧性。

热作模具，尤其是热锻模，上班时接受很大的冲击力，而且冲击频率很高，假设模具没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。

(2)良好的耐磨功能，因为热作模具丁作时除遭到毛坯变形时发生摩擦磨损之外，还遭到高温氧化侵蚀和氧化铁屑的研磨，所以要求热作模具钢有较高的硬度和抗黏附性。

(3)高的热稳固性。

热稳固性是指钢材在高温下可长期间坚持其常温力学功能的才干。

热作模具上班时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具外表温度很高，普通为400～700℃。

这就要求热作模具钢在高温下不出现热化，具有高的热稳固性，否则模具就会出现塑性变形，形成堆塌而失效。

(4)优异的耐热疲劳性，热作模具的上班特点是重复受热受冷，模具一时受热收缩，一时又冷却收缩，构成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反，交替发生的。

在重复热应力作用下，模具外表会构成网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的关键要素之一。

所以热作模具钢必定要有良好的热疲劳性。

(5)高淬透性。

热作模具普通尺寸比拟大，热锻模尤其是这样，为了使整个模具截面的力学功能平均，这就要求热作模具钢有高的淬透功能。

(6)良好的导热性。

为了使模具不致积热过多，导努力学功能降低，要尽或者降低模面温度，减小模具外部的温差，这就要求热作模具钢要有良好的导热件能。

(7)良好的成形加工工艺功能，以满足加工成形的要求。

H13（4Cr5MoSiV1）热作模具钢的资料属性：泊松比、密度、杨氏模量等等

4Cr5MoSiV1是合金钢资料

4Cr5MoSiV1个性及用途:

系引进美国的H13空淬软化热作模具钢。

其功能、用途和4Cr5MoSiV钢基本相反，但因其钒含量高一些，故中温（600度）功能比4Cr5MoSiV钢要好，是热作模具钢中用途很宽泛的一种代表性钢号。

合金工具钢简称合工钢，是在碳工钢的基础上添加合金元素而构成的钢种。

其中合工钢包含：量具刃具用钢、耐冲击工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁模具钢、塑料模具钢。

4Cr5MoSiV1是热作模具钢。

口头规范GB/T1299—2000。

一致数字代号A

4Cr5MoSiV1化学成分:

碳 C ：0.32～0.45

硅 Si：0.80～1.20

锰 Mn：0.20～0.50

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.030

铬 Cr：4.75～5.50

镍 Ni：准许剩余含量≤0.25

铜 Cu：准许剩余含量≤0.30

钒 V ：0.80～1.20

钼 Mo：1.10～1.75

4Cr5MoSiV1物感功能:

密度为7.8t/m3；

弹性模量E为MPa。

4Cr5MoSiV1钢的临界温度：

临界点 温度（近似值）/℃

4Cr5MoSiV1钢的线（膨）胀系数：

温度/℃ 线（膨）胀系数/℃-1

20～100 9.1×10-6

20～200 10.3×10-6

20～300 11.5×10-6

20～400 12.2×10-6

20～500 12.8×10-6

20～600 13.2×10-6

20～700 13.5×10-6

4Cr5MoSiV1钢的热导率：

温度/℃ 热导率λ/W·(m·K)-1

4Cr5MoSiV1力学功能：

硬度：退火≤235HB，压痕直径≥3.95mm

4Cr5MoSiV1热解决工艺:

热解决：（交货形态：布氏硬度HBW10/3000（小于等于235）），淬火：790度+-15度预热，1000度（盐浴）或1010度（炉控气氛）+-6度加热，保温5~15min空冷，550度+-6度回火；退火、热加工；

4Cr5MoSiV1交货形态：

钢材以退火形态交货。

模具钢材的经常使用功能

（1）硬度是模具钢的关键技术目的，模具在高应力的作用下欲坚持其形态尺寸不变，必定具有足够高的硬度。

冷作模具钢在室温条件下普通硬度坚持在HRC60左右，热作模具钢依据其上班条件，普通要求坚持在HRC40~55范畴。

关于同一钢种而言，在必定的硬度值范畴内，硬度与变形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及组织不同的钢种之间，其塑性变形抗力或者有显著的差异。

（2）红硬性 在高温形态下上班的热作模具，要求坚持其组织和功能的稳固，从而坚持足够高的硬度，这种功能称为红硬性。

碳素工具钢、低合金工具钢理论能在180~250℃的温度范畴内坚持这种功能，铬钼热作模具钢普通在550~600℃的温度范畴内坚持这种功能。

钢的红硬性关键取决于钢的化学成分和热解决工艺。

（3）抗压屈服强度和抗压笔挺强度 模具在经常使用环节中经常遭到强度较高的压力和笔挺的作用，因此要求模具资料应具有必定的抗压强度和抗弯强度。

在很多状况下，启动抗压实验和抗弯实验的条件凑近于模具的实践上班条件（例如，所测得的模具钢的抗压屈服强度与冲头上班时所体现进去的变形抗力较为吻合）。

抗弯实验的另一个好处是应变量的相对值大，能较灵便地反映出不同钢种之间以及在不同热解决和组织形态下变形抗力的差异。

在上班环节中，模具接受着冲击载荷，为了缩小在经常使用环节中的折断、崩刃等方式的损坏，要求模具钢具有必定的韧性。

模具钢的化学成分，晶粒度，污浊度，碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及散布状况，以及模具钢的热解决制度和热解决后获取的金相组织等要素都对钢的韧性带来很大的影响。

特意是钢的污浊度和热加工变形状况关于其横向韧性的影响更为显著。

钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。

因此，要正当地选用钢的化学成分并且驳回正当的精炼、热加工和热解决工艺，以使模具资料的耐磨性、强度和韧性到达最佳的配合。

冲击韧性系表特色资料在一次性冲击环节中试样在整个断裂环节中排汇的总能量。

然而很多工具是在不同上班条件下疲劳断裂的，因此，惯例的冲击韧性不能片面地反映模具钢的断裂功能。

小能量屡次冲击断裂功或屡次断裂寿命和疲劳寿命等实验技术正在被驳回。

热作模具钢在退役条件下除了接受载荷的周期性变动之外，还遭到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评估热作模具钢的断裂抗力应注重资料的热机械疲劳断裂功能。

热机械疲劳是一种综合功能的目的，它包含热疲劳功能、机械疲劳裂纹裁减速率和断裂韧性三个方面。

热疲劳功能反映资料在热疲劳裂纹萌生之前的上班寿命，抗热疲劳功能高的资料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多；机械疲劳裂纹裁减速率反映资料在热疲劳裂纹萌生之后，在锻压力的作用下裂纹向外部裁减时，每一应力循环的裁减量；断裂韧性反映资料对已存在的裂纹出现失稳裁减的抗力。

断裂韧性高的资料，其中的裂纹如要出现失稳裁减，必定在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子，也就是必定有较大的裂纹长度。

在应力恒定的前提下，在一种模具中曾经存在一条疲劳裂纹，假设模具资料的断裂韧性值较高，则裂纹必定裁减得更深，才干出现失稳裁减。

也就是说，抗热疲劳功能选择了疲劳裂纹萌生前的那局部寿命；而裂纹裁减速率和断裂韧性，可以选择当裂纹萌生后出现亚临界裁减的那局部寿命。

因此，热作模具如要取得高的寿命，模具资料应具有高的抗热疲劳功能、低的裂纹裁减速率和高的断裂韧性值。

抗热疲劳功能的目的可以用萌生热疲劳裂纹的热循环数，也可以用通过必定的热循环后所出现的疲劳裂纹的条数及平均的深度或长度来权衡。

选择模具经常使用寿命最关键的要素往往是模具资料的耐磨性。

模具在上班中接受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在剧烈摩擦下仍坚持其尺寸精度。

模具的磨损关键是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。

为了改善模具钢的耐磨性，就要既坚持模具钢具有高的硬度，又要保障钢中碳化物或其余软化相的组成、形貌和散布比拟正当。

关于重载、高速磨损条件下退役的模具，要求模具钢外表能构成薄而致密粘附性好的氧化膜，坚持润滑作用，缩小模具和工件之间发生粘咬、焊合等熔融磨损，又能缩小模具外表启动氧化形成氧化磨损。

所以模具的上班条件对钢的磨损有较大的影响。

耐磨性可用模拟的实验方法，测出相对的耐磨指数є，作为表征不异化学成分及组织形态下的耐磨性水平的参数。

以出现规则毛刺高度前的寿命，反映各种钢种的耐磨水平；实验是以Cr12MoV钢为基准（є=1）启动对比。

咬合抗力实践就是出现“冷焊”时的抵制力。

该功能关于模具资料较为关键。

实验时理论在干摩擦条件下，把被实验的工具钢试样与具有咬合偏差的资料（如奥氏体钢）启动恒速对偶摩擦静止，以必定的速度逐渐增大载荷，此时，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷”，临界载荷越高，标记着咬合抗力越强。