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冷作模具钢中合金元素的作用

发布日期:2019-08-23 内容来源于:http://hezhixiang.com/

C碳的作用
碳对钢的强韧性和耐磨性有重要影响,对于热作模具钢,含碳量增加,强度、硬度、耐磨性增加;但塑性、韧性下降。对于冷作模具钢,含碳量增加,则抗弯强度及耐磨性增加;含碳量降低,韧性增加而抗弯强度及耐磨性降低,因此,抗冲击及高强韧冷作模具钢的含碳量是0.5%-0.7%,高耐磨性的模具钢,含碳量为1.2%-2.3%。碳可以提高钢的淬透性;但随含碳量的提高,钢的耐蚀性下降,焊接性能和冷成形性能变坏。
Cr铬的作用
铬提高钢的耐蚀性能和抗氧化性能;增大淬透性,产生二次硬化效应,形成特殊的碳化物,提高耐磨性,特别是在改善钢的使用性能的同时,不损害其工艺性能;铬还提高钢的高温强度,因此,铬是冷作、热作、塑料模具钢的基本元素。
Mo钼的作用
钼提高钢的二次硬化能力、高温强度和抗蠕变性能;提高抗过热敏感性、淬透性和强韧性,还可以抑制钢的回火脆性;在耐蚀塑料模具钢中提高耐蚀性能,特别是在氧化物介质中的耐蚀性能;但增加脱碳的倾向性。
W钨的作用
钨的作用于钼相似,在工模具钢中形成坚硬和稳定的碳化物,在淬、回火钢中提高红硬性,钨增强钢的耐磨性及抗过热敏感性的作用优于钼;但含钨量增多使钢的韧性明显下降,目前趋于以钼代钨以改善韧性。
V钒的作用
钒强烈细化晶粒、强烈提高耐磨性和二次硬化能力,提高抗过热敏感性;但含量过多会明显恶化钢的可锻造性能和磨削性能,故钢中的钒含量一般在0.2%-2%左右。
Ni镍的作用
镍是唯一的即可以提高钢的强度、淬透性,又可以提高韧性的元素,但对耐磨性、二次硬化性能无贡献;而且明显恶化工艺性能(可锻性、软化性和切削性)。因此,在冷作模具钢中很少应用,但在大截面的热作模具钢和塑料模具钢中,加入少量的镍以提高其淬透性和韧性。
Mn锰的作用
锰强烈提高淬透性,降低Ms点,使淬火后钢中残余奥氏体量增加,从而减少淬火后的尺寸变形。因此,锰是空淬微变形冷作模具钢的基本成分,也是高碳奥氏体无磁模具钢的主要合金元素。由于锰加剧回火脆性及过热敏感性,宜与Cr、Mo、V复合添加;因此,在抗冲击及高韧性的冷作模具钢中用量受到限制(Mn≦0.6%-0.8%)。
Si硅的作用
硅能强烈提高钢的变形抗力及冲击疲劳抗力,提高回火稳定性和抗氧化性能,但也在一定程度上降低钢的塑性、韧性和增大脱碳倾向。在传统的抗冲击钢中,含硅量为0.5%-2.0%。硅含量较高时,易导致加热保温过程中钢中碳的石墨化。
Co钴的作用
钴可以提高高速钢二次硬化效果,即提高红硬性;显著的改善含镍的马氏体时效钢的强韧性,使之具有很好的综合力学性能;钴提高耐热钢和热作模具钢的耐热性和热强性。
S硫的作用
硫是钢中有害元素,硫于铁化合生成FeS,与锰化合生成MnS,会增加钢的热脆性,降低钢的强度和韧性。但是硫在钢中的存在,改善了钢的切削性能,为此,发展了含硫的易切削钢,由于提高硫和锰的含量,形成较多的硫化锰(MnS),改善钢的切削加工性能。
P磷的作用
磷是钢中有害元素,增加钢的脆性,尤其是低温脆性(冷脆),也提高了钢的回火脆性的敏感性,当磷和锰共存时,直到高温回火范围都产生回火脆性。但磷能提高钢的强度和耐蚀性能,所以发展了含磷的低合金钢和含磷的钢轨钢,以提高它们的耐蚀性能、耐磨性能和抗压性能。


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