?热作模具钢中的合金元素
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??? 国家标准中，有四种高韧性锤锻模具钢：5CrNiMo、5CrMnMo、5MnMoSiV、5Cr4Mo。其中5MnMoSiV是为改善5CrNiMo钢淬透性而研制的，5Cr4Mo钢，主要是作为堆焊电极材料。70年代研制了无镍钢锤锻模模具钢5MnMoSiV，主要用于大中型模具，该钢加入矾，并采用硅锰复合合金化，强度有所提高，但由于含碳量仍保持在0.50%左右，其韧性有所降低趋势。近年来研制的4Cr2MoVNi、5Cr2MoVNiSi、45Cr2MoVNiSi，高温强度有所提高，且含碳量有略微下降，因此韧性有所提高。上述钢均用于大吨位锤锻模和机锻模。80年代前苏联、日本等国锤锻模具钢的发展趋势是：
??? I把钢中碳含量降低，即从0.5%降到0.4%，个别的可降至0.30%。
??? II钢中加入铬、钼、钨、钒的同时又添加钴、铌、钛、稀土、微量的钙、铝、氮等元素，进行多元合金化，合金元素总量在5-10%不等。模具材料使用温度及强韧性均有所提高，模具使用寿命可提高20%-120%。总的趋势是向着低碳、沉淀、硬化方向发展。为此弄清楚各合金元素作用之前，必须说明几个原则。
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? ??1 几个原则
??? -降低钢中碳的含量，淬火后能得到以板条状马氏体为主的组织，以保证模具材料的高韧性。
??? -实施多元复合合金化，以提高钢的热强性。合金化时，应特别注意防止第二类回火脆性。
??? -研究实施合理的强韧化热处理工艺，保证热强性与热韧良好的配合。
??? -在达到要求的综合性能前提下，尽量减少其合金元素的用量，降低新钢种的成本。
?? ?2 合金元素的作用
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??? （1） 碳
??? 是控制马氏体强度的关键因素，也是影响韧性的主要因素。国内外关于低碳马氏体的大量研究表明：若要获得较好的综合机械性能，钢中碳量要控制在0.45%-0.30%。
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??? （2） 铬
??? 铬形成碳化物，可提高钢的淬透性。淬火加热时铬溶于奥氏体，淬火后固溶于马氏体中，可以提高钢的抗回火能力。热作模具钢中，α-Fe中铬含量少于2%时，随着铬含量的增加，高温强度随之上升，但铬含量大于2%时，高温强度将随铬含量的增加反而下降。同时，还会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性。一般讲，热作模具钢，铬含量应控制2%为宜。
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?? ?（3）钨和钼
??? 钨的加入在多元复合合金化的热作模具钢中，可以明显地降低钢的过热敏感倾向，并提高钢的热稳定性。但钨的含量超过2-3%，钢的热强性不会再有明显提高，反而会使韧性下降。一般应控制在1%左右。
??? 钼的加入，可以提高钢的淬透性与热强性，又可以防止第二类回火脆性。但钼加入过多，会造成钼碳化物偏析，在回火过程中沿晶界呈针状或网状析出，影响钢的韧性。在高韧性热作模具钢中，钼含量以0.6-1%为宜。
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??? （4） 钒
??? 钒可以降低钢的过热敏感倾向。在低合金钢中加入0.1-0.3%的钒就有明显的效果。马氏体钢中，钒含量达到0.5%就可以产生足够的二次硬化效应。钒量过高，在二次硬化温度范围内回火，钢的塑性、韧性将明显下降，故钒加入量不能超过1%。
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?? （5） 镍
??? 镍为非碳化合物形成元素，可提高钢的淬透性。对钢的强度与韧性，均有良好作用。但过量镍会促使沿奥氏体晶界析出碳化物，这会导致基体中合金元素含量降低，使钢热强性下降。大型锤锻模具钢镍含量一般不会超过1.5%。
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??? （6） 硅
??? 硅的加入可提高钢的淬透性和基体强度。硅溶于α-Fe中，使其强化，并提高α-Fe转变 r-Fe的转变温度及高温抗氧化能力。硅是不溶于碳化物，但能提高回火时析出特殊碳化物的弥散度；近期研究表明：加入适量的硅可以改善钢的韧性，在以碳化物为强化相的热作模具钢中，硅量一般以0.5-0.8%为宜。
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??? （7） 锰
??? 锰，除了能提高淬透性之外，还可以消除硫的有害影响。它的含量，一般控制在0.5-0.8%。
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??? （8） 钴、铌、钛
??? 铌可形成稳定性很高的NbC，在1050℃刚刚开始溶入奥氏体中，因此抑制晶粒长大，可提高热强性和高韧性。
??? 钴的加入可显著提高耐氧化性和红硬性（耐磨性能好），如美国的H-10钢中。加入3%的钴，可大大提高其钢的耐磨性能。
??? 钛在钢中的作用，就是在高温时，避免晶粒粗化，因此可以强化钢的基体，又能提高钢的韧性。
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??? （9） 硫与磷
??? 由原材料带入的有害元素，参照5CrNiMo钢的冶金含量标准，均控制在少于0.03%范围。
SKH51模具钢代号为LM1，是一种较好的冷、热兼用型模具钢材，基体钢成分一般与高速钢淬火组织中的基体化学成分相同，但碳含量稍高，以增加一次模具钢和提高耐磨性，此外，还加入少量的强碳化物元素或钛，以形成比较稳定的碳化物。阻止淬火加热时晶粒的长大并改善钢的工艺性能。
SKH51模具钢淬火后过剩碳化物数量少，细小均匀，使钢的韧性和抗冷热疲劳性能进一步得到改善，具有较好的热硬性和较高的强韧性。
深圳市泓鑫模具钢材是一家专业从事模具钢材选材、加工、配送为一体化的专业模具钢材供应厂家，供应的主要材料有：
日本大同模具钢材系列：Nak80、pakd90、nak55、S-STAR、pX88、pX5、NAK-pRM、DH31-SUpER工具钢/模具钢、DHA1、DC53、GOA、DC11、碳素工具钢YK30
日本日立模具钢材系列：CENA1、HpM1、HpM2、HpM7、HpM38、HpM50、SKD61、FDAC、SKD11、SGT、SLD8、S50C、S55C、SKH-55、钢SKH-51、高速钢SKH-9
奥地利百禄模具钢系列：m310、M201、M202、M238、M300、W403、W302、K110、K460、K100、K107
一胜百模具钢材系列：S136、S136H、718-718H、618、635、CALMAX635、EM38、RAMAX168、CORRAXS336、8407、8402、热作工具钢8418、QRO90、XW42、DF2、XW-5、ASp-23、ASp-30、ASp-60
德国撒斯特模具钢系列：GS-2083、GS-2311、GS-2312、GS-638、GS-2316、GS-2738H、GS-2711、热作工具钢GS-2344、GS-2510、GS-2379
德国葛利兹模具钢系列：W.1.2738、W.1.2711、W.1.2767、W.1.2085、XpM、CpM40、W.1.2083、W.1.2343、W.1.2344、W.1.2343、W.1.2344
韩国浦项特殊钢系列：420J2、pSTW21、CSp4、CSp4M、CSp10、SKD61(STD61)、SKD11(STD11)
国产模具钢系列：低碳钢A3、Q235，A3光圆、S45C、T10、S50C、铬12Cr12、12Cr12、机打铬12Cr12、Cr12Molvl、SKD11Cr12Molvl、4Cr2MoNi(扎）718、3Cr2Mo（p20）、3Cr2Mo、4Cr2MoNi、15Ni3Mn、3Cr17Ni MnMo、4Cr13、4Cr5Mo? SiV1、9CrWMn、Cr12Mo1V1、Cr12、Cr12W、W6Mo5? Cr4V2、W6Mo5 Cr4V2Co5、W2Mo9? Cr4VCo8、50
钢材的热处理：
SKH51模具钢将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温
①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工
②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备
③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂
低温回火：将淬硬的钢件加热到150-50oC,并在这个温度保温一定时间，然后在空气中冷却,低温回火多用于切削刀具、量具、模具、3cr2w8v模具钢滚动轴承和渗碳零件等
高温回火：将淬火的钢件加热到350～450％，经保温一段时间冷却下来,一般用于各类弹簧及热冲模等零件
调质：将淬火后的钢件进行高温(500～600oC) p20模具钢回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的
化学成分（％）：C0.65、Cr4.5、W8.00、v1.00、Ti0.20主要用于制作冷挤压、厚板冷冲、冷镦等模具，变形材料用的大型复杂模具。热挤压模具。SKH51模具钢具有良好的热强性，高的等温强度，高温硬度，耐回火性和耐磨性好，冷热模具兼用模，模具使用寿命比3Cr2W8v钢高几倍。
