摘要：今天给大家分享一下高导热模具钢的知识。 我也会解释一下高导热材料的应用背景。 让我们开始吧！ 热作模具钢如何选材，并举例3.热作模具钢的选材是...

今天给大家分享一下高导热模具钢的知识，同时也讲解一下高导热材料的应用背景。 让我们开始吧！

热作模具钢如何选择材质并举例

3、热作模具钢的选用为了满足性能要求，热作模具钢采用合金钢。 从化学成分来看，碳含量较低，通常在0.300.55范围内，以获得优异的热疲劳和导热性能。 同时，热处理后具有优良的热疲劳性能和导热性能。 更好的机械性能。 作为合金元素添加的Cr、W、Mo、V四种元素可与碳结合形成特殊的碳化物。 这些特殊碳化物对热作模具钢回火后的回火性能、硬度和热稳定性有很大影响。 因此，热作模具钢必须含有Cr、W、Mo、V等元素。W虽​​然可以提高钢的热强度，但过多的W会增加热疲劳敏感性。 钼还可以提高钢的热强度。 Mo含量也会降低钢的热疲劳性能，但如果用Mo代替W，在相同的热强度下将具有更高的热疲劳性能。 这是目前国内通用压铸模具已使用含Mo H11的H134Cr5MoV1Si代替3Cr2W8V。 但如果考虑模具在高温下的热强度和抗变形能力，3Cr2W8V优于H13或H11。 一些在高温下工作的锻模和精密模具仍采用3Cr2W8V。 一、锻造模具钢材的选择 1、锤锻模具要求在冲击载荷下具有较高的韧性。 中小型锤锻模具首选5CrMnMo，大型锤锻模具首选5CrNiMo，特大型锤锻模具首选5Cr2NiMoVSi。 2、压力锻模冲击载荷小，要求热强度高。 压锻模具首选4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 2.热挤压模具钢材的选择。 热挤压模具的工作特点是加载速度慢，因此型腔加热温度较高，通常可达500800℃。

对这类钢的性能要求应以耐磨性、高回火稳定性和抗热疲劳性为主。 轻合金挤压采用韧性好的热作模具钢，如4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1钢。 除4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1钢外，3Cr2W8V钢等高温强度较好的热作模具钢也可用于钢、铜及铜合金挤压。 5Cr4W5Mo2V钢是一种新型热作模具钢。 该钢具有高红硬性、高温强度和高耐磨性。 可进行一般热处理或化学热处理，可替代3Cr2W8V钢制造一些热挤压模具，使用寿命长。 表2 热挤压模具钢材选用 热挤压工件材质 模具名称 冲头芯轴 挤压筒体内衬 铝、镁合金 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4CrMnSiMoV 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi 4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 铜及铜合金 4Cr5MoSiV1 4Cr5Mo硅钒 3Cr3Mo3W2V 3Cr2W8V 5Cr4W5Mo2V 4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 4CrMnSiMoV 5Cr4W5Mo2V 4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 4Cr5MoSiV1 4Cr3Mo3SiV 3、压铸模具钢材的选用。 压铸模具在使用条件下持续承受高速、高压注射、金属侵蚀、腐蚀和加热。 总体而言，压铸模具钢的使用性能要求与热挤压模具用钢类似，主要要求耐磨性、较高的回火稳定性和抗热疲劳性能。

因此，通常选用的钢种与热挤压模具所用钢种大致相同。 锌合金压铸模具4Cr5MoSiV4Cr5W2VSi钢等铝镁合金压铸模具4Cr5MoSiV13Cr3Mo3W2V钢等铜合金压铸模具3Cr3Mo3W2V3Cr2W8V钢。 3Cr3Mo3W2V钢具有较高的热强度、抗热疲劳性能、良好的耐磨性和抗回火稳定性。 3Cr3Mo3W2V钢的韧性和抗疲劳性能优于3Cr2W8V钢，其使用寿命也高于3Cr2W8V钢。

哪种钢材导热性能最好？

这取决于钢的导热率。 一般导热系数在600℃以下。 各种不锈钢的导热系数基本在10~30W/(m°C)范围内。

导热系数越大，导热性能越好。

热作模具钢的最佳钢种

▲GMT- Ace Steel 0.5 ~ 2.4mm HB ~ 200 铁模、鞋模、低碳钢焊接，易于雕刻和腐蚀，修复S45C、S55C钢等。质地细腻，柔软，易于加工，将不会产生毛孔。 预热温度为200~250℃，后加热温度为350~450℃。

▲GMT-BeCu（铍铜）0.5~2.4mm HB~300 高导热率铜合金模具材料。 主要添加元素是铍。 适用于塑料注射成型模具的内嵌件、型芯、压铸冲头、热流道等。 冷却系统、传热喷嘴、吹塑模具整体型腔、耐磨板等。钨铜材料应用于电阻焊、电火花加工、电子封装和精密机械设备。

▲GMT-CU（氩焊铜）0.5~2.4mm HB~200 此焊条用途广泛，可用于修复电解片、铜合金、钢、青铜、生铁及一般铜件。 具有良好的机械性能，可用于铜合金的焊补，也可用于焊接钢与生铁、生铁的连接。

▲GMT-油钢焊丝 0.5 ~ 3.2mm HRC 52~57 冲裁模、检具、拉丝模、穿孔冲头，可广泛用于五金冷冲压、手饰压花模具等，通用特种工具钢、耐磨- 耐油冷却器。

▲GMT-Cr钢焊丝 0.5~3.2mm HRC 55~57 冲裁模、冷成型模、冷拔模、冲头、高硬度、高刚度、线切割性能好。 焊补前预热和预热。 焊补后请进行后加热。

▲GMT-MA-1G 1.6~2.4mm，超镜面焊丝，主要用于军工产品或要求极高的产品。 硬度HRC 48~50马氏体时效钢系，铝压铸模、低压铸造模、锻造模、冲裁模、注塑模的堆焊。 特殊硬化高韧性合金，非常适合铝重力压铸模具和浇口，延长使用寿命2至3倍，并可生产非常精密的模具和超镜面（浇口补焊，不易产生热疲劳裂纹）使用过程中）。

▲GMT-高速钢焊丝（SKH9）1.2~1.6mm HRC 61~63高速钢，耐用度是普通高速钢的1.5~3倍，适合制造加工高温合金，不锈钢、钛​​合金、高强度钢等难加工材料材料切削刀具、焊补拉刀、热作高硬度刀具、模具、热锻母模、热冲压模具、螺丝模具、耐磨硬质合金表面材料、高速钢、冲孔工具、切削工具、电子零件、滚丝模具、凹模板、钻孔滚轮、滚丝模具、压缩机叶片及各种模具机械零件等...经过严格的欧洲工业标准质量控制，该材料含碳量高，成分优良，具有内部组织均匀、硬度稳定、耐磨、韧性、耐高温等性能优于其他同牌号材料。

▲GMT-氮化零件焊补焊丝0.8~2.4mm HB~300适用于模具及零件氮化后的表面修复。

这种钢导热性好，硬度高，用于模具。

高速钢

1 概述

高速钢又称风钢或锋利钢，是指淬火时即使在空气中冷却也能硬化，而且非常锋利。 它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素。 合金元素总量约为10～25%。 在高速切削产生的高热（500℃左右）下仍能保持高硬度，HRC可达60以上，这就是高速钢最重要的特性——红硬性。 碳素工具钢经过淬火和低温回火后，在室温下具有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度急剧下降。 在500°C时，硬度已降至与退火状态相似的水平。 ，完全失去切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢在制造切削工具中的使用。 由于高速钢具有良好的红硬性，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可用来制造切削工具。

高速钢的热处理工艺比较复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列工序。 退火的目的是消除应力、降低硬度、使金相组织均匀并有利于淬火。 退火温度一般为860~880℃。 由于其导热性差，淬火一般分两阶段进行。 首先在800~850℃预热（避免产生较大的热应力），然后快速加热到淬火温度1220~1250℃，然后油冷。 工厂全部采用盐炉取暖。 淬火后，部分（约30%）残余奥氏体残留在内部组织中，尚未转变为马氏体，影响高速钢的性能。 为了使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般回火2～3次，回火温度560℃，每次保温1小时。

(1)制造方法：通常采用电炉进行生产。 近年来，已采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物颗粒均匀分布在基体上，提高了使用寿命。

(2)用途：用于制造各种切削工具。 如车刀、钴头、滚刀、机锯片以及要求较高的模具等。

2、主要生产工厂

我国大连钢厂、重庆钢厂、上海钢厂是高速钢的主要生产厂家。

三、主要进口生产国

我国主要从日本、俄罗斯、德国、巴西等国家进口。

4.类型

有钨基高速钢和钼基高速钢两大类。 钨基高速钢包括W18Cr4V，钼基高速钢包括W6Mo5Cr4V2等。

五、规格及外观质量

规格主要有圆钢和方钢。 钢材表面必须经过良好机加工，不得有明显的裂纹、折叠、疤痕或发纹。 冷拔钢材表面应清洁、光滑、无夹杂物和氧化皮。

高速钢是含有大量碳（C）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等元素的高合金钢。 热处理后具有较高的热硬度。 当切削温度达到600℃以上时，硬度不明显下降，用其制成的刀具切削速度可达每分钟60米以上，因而得名。 高速钢按化学成分可分为普通高速钢和高性能高速钢。 按制造工艺可分为冶炼高速钢和粉末冶金高速钢。

普通高速钢

图1：高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。

普通高速钢可以满足一般需要。 普通高速钢常见的有钨基高速钢和钨钼基高速钢两种。

钨高速钢

典型牌号为W18Cr4V，热处理硬度可达63-66HRC，抗弯强度可达3500MPa，磨削性良好。

钨钼高速钢

典型牌号是W6Mo5Cr4V2，目前正在取代钨基高速钢。 具有碳化物分布细小均匀、耐磨性高、成本低等一系列优点。 热处理硬度同上，抗弯强度达到4700MPa，韧性和热塑性比w18Cr4V提高50%。 常用于制造各种刀具，如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等，可满足一般工程材料的加工要求。 只是其脱碳敏感性稍强一些。

普通高速钢的另一个牌号是W9Mo3Cr4V，它是我国近年来开发的新品种。 强度和热塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC63-64。 与韧性相匹配，易于轧制和锻造，热处理工艺范围广，脱碳敏感性低，成本较低。 这三个牌号的普通高速钢在中国市场的占比分别为：W18Cr4V，16.5%； W6Mo5Cr4V2，69%； W9Mo3Cr4V，11%。

高性能高速钢

高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性。 这是通过改变高速钢的化学成分以提高性能而开发的新品种。 具有较高的硬度和热硬性。 当切削温度达到650摄氏度时，硬度仍能保持在60HRC以上。 耐用度是普通高速钢的1.5-3倍，适合制造加工高温合金、不锈钢、钛​​合金、高强度钢等难加工材料的刀具。

主要有四个品种，即高碳高速钢、高钒高速钢、含钴高速钢和含铝高速钢。

高碳高速钢

牌号为9w18Cr4V。 由于含碳量较高（0.9%），其硬度、耐磨性和热硬性都比较好。 当切削不锈钢和耐热合金等难加工材料时，由它制成的刀具寿命显着提高。 但其弯曲强度为3000MPa，冲击韧性较低，热处理工艺要求严格。

高钒高速钢

牌号有W12Cr4V4Mo和W6Mo5Cr4V3（美国牌号M3），其含钒量为3-4%，大大提高了耐磨性，但也导致磨削性较差。 高钒高速钢的使用和发展还取决于磨削技术和砂轮技术的发展。

含钴高速钢

品牌名称为W2Mo9Cr4VCo8（美国品牌M42）。 其特点是：钒含量低（1%），钴含量高（8%）。 钴在淬火加热时能促使碳化物更多地固溶在基体中，利用基体的高硬度来提高耐磨性。 。 这种高速钢具有非常好的硬度、热硬性、耐磨性和可磨削性。 热处理硬度可达67-70HRC，但也采用特殊的热处理方法，可获得67-68HRC的硬度，改善了切削性能（特别是断续切削），增加了冲击韧性。 钴高速钢可制成各种切削刀具，在切削难加工材料时非常有效。 由于其良好的磨削性能，可制成复杂切削刀具，在国际上得到广泛应用。 但我国钴资源匮乏，钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢的5-8倍。

铝高速钢

牌号有W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等，主要添加铝（Al）、硅（Si）、铌（Nb）元素，以提高热硬性和耐磨性。 适合中国资源情况且价格低廉。 热处理硬度可达68HRC，热硬性也较好。 但该钢易氧化、脱碳，塑性、可磨性稍差，仍需改进。 国际市场上高性能高速钢的使用量已超过普通高速钢25-30%。

本站注：按照国际通行标准，只有钴含量超过2%的高速钢才称为高性能高速钢，代号为HSS-E。 其他的，如铝高速钢，与普通高速钢相比，性能有所提高，但没有证据表明它们可以达到与钴高速钢相同的性能。

粉末冶金高速钢

图2：粉末冶金高速钢及其制品。

近年来高速钢最大的变化是粉末冶金高速钢的发展，其性能比冶炼高速钢更好。 用高压氩气或氮气将高速钢液雾化熔化，得到细小的高速钢粉末，筛分成0.4mm以下的颗粒； 真空（0.04Hg）状态下密封烧结，密度达到65%； 然后在1100℃的高温和300MPa的压力下制成密度为100%的钢坯，然后锻造和轧制成钢。 这有效地解决了熔炼高速钢和铸锭时出现的粗大碳化物偏析问题。 无论横截面有多大，碳化物水平都是相同的。 班级。 碳化物晶粒极细，小于0.002mm，而熔化的高速钢的碳化物晶粒为0.008-0.02mm。

粉末冶金高速钢牌号CPM T15的强度和韧性分别是同化学成分冶炼高速钢的2倍和2.5倍。 尽管钒含量达到5%，但由于碳化物晶粒细小，磨削性仍然很好。 高温热硬度也比熔炼高速钢高0.5-1HRC。

且由于其物理机械性能具有高度各向同性，因此淬火变形小。 碳化物颗粒均匀分布的表面较大，不易从刀具切削刃上剥落。 小型刀具耐磨性提高1.5-2倍，大型刀具耐磨性提高20-30%。

粉末冶金高速钢具有良好的机械性能，适合制造：在断续切削条件下容易崩刃的刀具，强度高且必须具有锋利切削刃的刀具，如插齿刀、滚刀、铣刀等，以及使用在高动态负载下。 的刀。

碳化物偏析小，晶粒细，磨削性好。 适合制造：大型刀具、精密刀具、复杂刀具。 这类材料在高温下具有较高的热硬度，适合制作难加工材料的刀具。 确实很全面。

粉末冶金高速钢的生产工艺复杂，成本较高。 中国钢厂提供的品种较少，市场用量也较小。 美国Crucible等国际著名钢厂已可提供近20种粉末冶金高速钢。 日本神户制钢所和日立金属可提供近10种粉末冶金高速钢，且供应量也在快速增长。 日本著名的OSG公司采用粉末冶金高速钢制造钻头、铣刀、丝锥，NACHI制造滚刀、插齿刀、剃齿刀。 有理由相信，技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用，给金属加工行业带来新的发展。