热锻模具钢因其优异的高温性能、抗热疲劳性和耐磨性,主要用于制造需要在高温高压环境下承受冲击载荷和反复热循环的模具。以下是具体需要使用热锻模具钢制造的模具类型及其应用场景:
1. 热锻造模具
应用场景:用于金属在高温(通常400-1200℃)下的塑性成形,如汽车零部件(曲轴、连杆、齿轮)、航空航天零件(涡轮盘、叶片)、工具(斧头、锤子)等。
典型模具:
锤锻模:用于自由锻造,承受高冲击载荷,需高强度和韧性。
压力机锻模:用于模锻,需高精度和耐磨性,以保持型腔尺寸稳定。
辊锻模:用于连续局部塑性变形,需高耐热疲劳性和抗氧化性。
2. 热挤压模具
应用场景:将加热至高温的金属坯料通过模具型腔挤压成所需形状,如铝合金型材、铜管、钢棒等。
典型模具:
正向挤压模:金属流动方向与挤压轴方向一致,需高耐磨性和抗热粘附性。
反向挤压模:金属流动方向与挤压轴方向相反,需高强度和抗热疲劳性。
静液挤压模:在高压液体介质中挤压,需高抗压强度和耐腐蚀性。
3. 热镦模具
应用场景:将加热的金属棒料或线材头部镦粗成所需形状,如螺栓、螺母、轴类零件等。
典型模具:
镦头模:用于螺栓头部成形,需高耐磨性和抗热疲劳性。
切边模:用于切除镦粗后的飞边,需高硬度和刃口耐磨性。
4. 热冲裁模具
应用场景:在高温下对金属板材进行冲孔、落料等操作,如热轧钢板的分离加工。
典型模具:
冲孔模:需高耐磨性和抗热软化性,以保持刃口锋利。
落料模:需高强度和韧性,以承受冲击载荷。
5. 热压铸模具(部分场景)
应用场景:将熔融金属在高压下注入模具型腔,如锌合金、铝合金压铸件。
典型模具:
热压铸型芯:需高耐热冲击性和抗溶蚀性,以抵抗熔融金属的侵蚀。
6. 其他高温成形模具
等温锻造模具:在恒定高温下进行精密锻造,需高尺寸稳定性和抗热疲劳性。
粉末冶金热压模具:用于粉末材料的热压成形,需高抗压强度和耐高温氧化性。
热锻模具钢的关键性能要求
高温强度:在高温下保持高硬度和抗变形能力。
热疲劳抗力:抵抗反复加热和冷却产生的热应力裂纹。
耐磨性:减少高温下的摩擦磨损,延长模具寿命。
抗氧化性:防止高温氧化导致的表面剥落。
淬透性:确保模具截面性能均匀。
工艺性能:良好的锻造、切削和热处理适应性。
典型热锻模具钢材料
H13钢:通用型热作模具钢,适用于多种热锻工艺。
4Cr3Mo2NiVNbB(HD钢):高韧性热锻模具钢,用于大型锻模。
5CrMnMo、5CrNiMo:传统热锻模具钢,成本较低,适用于中小型模具。
3Cr2W8V:高耐热性钢,但韧性较低,已逐渐被新型钢种替代。