5Cr2NiMoVSi鋼與5CrNiMo鋼相比,碳含量稍低,在回火時(shí),由于析出M2C和MC型碳化物,使鋼有二次硬化,鋼的熱穩(wěn)定性比5CrNiMo高出150℃以上,并具有高的高溫強(qiáng)度和韌性。
5Cr2NiMoVSi鋼在500℃以下試驗(yàn)時(shí),高溫強(qiáng)度與5CrNiMo鋼相近;當(dāng)試驗(yàn)溫度高于600℃時(shí),其高溫強(qiáng)度比5CrNiMo鋼高出一倍以上。
在500~550℃模具工作面的工作溫度范圍之間,5CrNiMo鋼的沖擊韌度處于谷值,而5Cr2NiMoVSi鋼的沖擊韌度僅有少許下降,比5CrNiMo鋼高出一倍。
熱鍛模具鋼在正常使用情況下,在高溫、高壓條件下的模膛表面,由于氧化皮、潤滑劑中的硬質(zhì)顆粒及其他固體顆粒等隨金屬流動(dòng)的沖刷以及環(huán)境介質(zhì)的腐蝕,引起模具表面機(jī)械磨損、氧化、腐蝕和熔融,這些統(tǒng)稱為磨蝕。
磨蝕大多以較緩慢的速度進(jìn)行,但它是鍛模最常見的損壞形式,其主要特征是外圓角和棱角半徑增大、平面下凹或出現(xiàn)凹坑、表面溝痕、剝落和粘模等。
(1)熱鍛模具模膛表面各部位的摩擦和磨損,主要取決于相應(yīng)部位的受力狀態(tài)、幾何形狀和表面粗糙度等。根據(jù)各部位所受的負(fù)荷和金屬流動(dòng)特征,模膛表面大致可分為三個(gè)區(qū)域:壓(應(yīng))力區(qū)(無滑移區(qū)或死區(qū))、剪切(應(yīng)力)區(qū)(滑移區(qū))和過渡區(qū)(微滑移區(qū))。
①壓(應(yīng))力區(qū)或稱無滑移區(qū)。
坯料相對于模膛表面基本不流動(dòng),模膛主要承受壓應(yīng)力的作用,實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于鐓粗工序的死區(qū)。該區(qū)域的中心部位可能產(chǎn)生極高的壓應(yīng)力,可能將模膛表面局部壓凹,也可能發(fā)生坯料與模膛粘結(jié),在模鍛鈦合金和鋁合金鍛件時(shí),這種坯料粘結(jié)在模膛上的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在壓應(yīng)力的作用下,模膛表面不斷粗糙化,逐漸形成點(diǎn)狀坑穴,最后擴(kuò)展為網(wǎng)狀的壓痕。
②剪切(應(yīng)力)區(qū)或稱滑移區(qū)。
坯料相對于模膛表面劇烈流動(dòng),模膛承受坯料流動(dòng)形成的剪切應(yīng)用作用,此外,也還承受壓應(yīng)力的作用,該區(qū)的受力狀態(tài)相當(dāng)于鐓粗工序的最大變形區(qū)。該區(qū)(特別是模膛表面已因回火而軟化的部位)在金屬流動(dòng)的沖刷作用下,將模膛表面拉傷,形成與金屬滑移方向一致的溝槽。
③過渡區(qū)或稱微滑移區(qū)。
一般位于滑移區(qū)和死區(qū)之間。其受力狀態(tài)和磨蝕特征都介于二者之間。其磨蝕特征是在金屬滑移方向形成具有橢圓形凹坑的間斷溝槽。
(2)熱鍛模具的機(jī)械磨損和腐蝕、熔融磨損出現(xiàn)部位的狀態(tài)。機(jī)械磨損和氧化磨損主要導(dǎo)致模膛尺寸和形狀發(fā)生變化,最終使模具的外圓磨鈍和模膛側(cè)壁擴(kuò)展致使模具報(bào)廢;而腐蝕和熔融主要影響模膛表面質(zhì)量,使鍛模形成嚴(yán)重折皺和凹坑而無法修理,造成報(bào)廢。
熱鍛模具鋼