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无磁模具钢又名7Mn15Cr2Al3V2WMo钢,其化学成分示于表2-31-1
表2-31-1 7Mn15Cr2Al3V2WMo钢的化学成分(GB/T1299—2000)w/%
5CR21新型无磁模具钢全称5Cr21Mn9Ni4N,低镍奥氏体无磁不锈模具钢,内燃机气阀钢,此钢具有硬度高,耐磨性,磁导率低,在700~C温度下具有良好的韧性和的耐腐蚀性,是制造无磁模具的理想材料,产品化学成分稳定,性能,寿命耐久,不起锈,是目前取代7Mnl5、70Mn、50Mn等替代无磁钢的无磁模具钢 。

就第二种方法来说,虽然可以满足生产无磁硬质合金的要求,但还存在一些问题。碳含量是生产无磁合金中比较难准确控制的因素,也是获得正常性能硬质合金的基本前提。W-C-Ni三元系能得到正常组织结构(二相区)的碳成分范围比较窄,而其中能够获得无磁合金的范围更窄。在工业生产条件下,比较难以合金组织在二相区中的无碳区。如果希望合金无磁,往往控制碳含量在二相区的低碳侧,如果碳含量过低,就会析出θ相,从而严重影响合金机械性能。虽然添加Mo、Ta等合金元素可使合金粘结相二相区中无碳区的范围增大,但增宽幅度毕竟有限。
对于添加Cr生产无磁合金的方法来说,其磁性不依赖合金碳含量的变化。但是加入Cr3C2(碳化铬)后合金的强度会受到影响。目前生产的无磁硬质合金,无磁的重要指标是磁导率偏高,其机械性能(强度、硬度、耐磨性等)有待进一步提高。

按热强性排列的主系列进行选材:
低合金调质模具钢(6G,6F2,6F3)→中铬热作模具钢(H11、H12、H13)→钨热作模具钢(H21,H22)。
非标准的热作模具钢:例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时,可以选择6H1,6H2。
当要求模具以热作耐磨性为主时,可以选择D2,D4→M2,M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的,但其热疲劳性(即冷热抗疲劳裂纹)很差,不能在急冷急热状态下使用。

塑料模具钢的选用
薄壁的塑料箱体,生产批量在小于10万件时,用P20,P21预硬态(HB250~300),腐蚀性较强时用414L。
高寿命的普通塑料模,用P6或P20,经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58;塑料件不太大时,可用O1,S7。腐蚀性较强时用420。
非高温的热固性模用P6,P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。
高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。

在模具生产成本中,材料费用一般占10%~20%,而机械加工、热处理、装配和管理费用占80%以上,所以模具材料的工艺性能是影响模具的生产成本和制造难易的主要因素之一。
可加工性
——热加工性能,指热塑性、加工温度范围等;——冷加工性能,指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能。
冷作模具钢大多属于过共析钢和莱氏体钢,热加工和冷加工性能都不太好,因此严格控制热加工和冷加工的工艺参数,以避免产生缺陷和废品。另一方面,通过提高钢的纯净度,减少有害杂质的含量,改善钢的组织状态,以改善钢的热加工和冷加工性能,从而降低模具的生产成本。
为改善模具钢的冷加工性能,自20世纪30年代开始,研究向模具钢中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素,发展了各种易切削模具钢,以进一步改善其切削性能和磨削性能,减少刀具磨料消耗、降低成本。

无磁模具钢淬火温度和热处理变形
为了便于生产,要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些,特别是当模具采用火焰加热局部淬火时,由于难于准确地测量和控制温度,就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。
模具在热处理时,尤其是在淬火过程中,要产生体积变化、形状翘曲、畸变等,为模具质量,要求模具钢的热处理变形小,特别是对于形状复杂的精密模具,淬火后难以修整,对于热处理变形程度的要求更为苛刻,应该选用微变形模具钢制造。

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