摘要 本文通过对模具材料的类别进行阐释，然后对几种常见的模具钢进行分析，根据其对模具寿命产生影响的因素进行探讨，说明只有具备合适的化学成分材料，并且选择最优异的工艺进行处理，才能提高模具的使用寿命，从而发挥出模具的最大优势。
关键词 模具材料；选用；热处理；使用寿命
中图分类号TG7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）78-0045-02
1 模具的作用与材料类别
模具的设置、制作以及整个使用过程对模具的寿命都有直接影响，这几个方面中，模具材料自身的特点、以及热处理有怎样的结果，其作用都是非同一般的，都能对模具的使用寿命起着关键的作用，不仅如此，材料的冶金质量同样影响到模具的性能。因此，要使模具材料的各种性能能够得到有效发挥，所选用的材料必须具备合格的化学成分、冶金质量，并且要在合理的热处理工艺的进行下才能使其正常发挥。模具钢自身所具有的机械性能如何，要看材料的化学因素是不是过关，因此，对材料化学因素的挑选至关重要。时下，我国模具钢所含因素大部分是高合金刚、合金刚，冶炼品质大部分是有着优良效果，能产生高质量的优质钢。由于模具钢所含因素不同，使得它所具有的机械性能也出现差异，同种因素的模具钢，热处理条件不一致，使其产生不一致的金属显微组织，如此，可以满足不相同的机械性能所具有的要求。为此，模具钢的工作用途也不相同，对模具材料而言，一般可以分为三大类，即：热作、冷作以及塑料模具钢等。
社会的发展离不开模具，在塑性成型的工艺生产中，模具的作用更是不可忽视，因此，模具被广泛应用在工业行业中，而工业的发展同样为模具行业的发展提供了很大的需求市场，可以说，模具的寿命对工业生产造价起着直接影响。对于企业而言，模具寿命对成型件造价有着直接影响，企业在成型件上的竞争，其实就是价格上的较量，也就是模具寿命之间的对比。因此，在生产过程中，模具的材料、结构、状态、质量等，对模具的寿命都会产生直接影响。
2 模具的选用、热处理与使用寿命三者之间的关系
2.1 热作模具钢
为了使金属在一定的温度下能够成形，在生产过程中使用到了热作模具钢。热作模具钢有几种分类，例如热挤压模、热锻模以及压铸模等，由于这些模具在企业生产的整个过程中都要承受较大的压力，不仅如此，还要不断地被加热、冷却，因此，要求模具钢在一定的温度下有受热能力，具有很好的耐热性。一般来说，比较经常用的模具钢有5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V这几种，其中5CrNiMo、5CrMnMo这两款模具钢，只要温度在四百度以上，就可以具备对各类工种进行成形加工的条件，不过，因为所含合金含量不多，里面的成分淬透性较低，当模具大小大于250mm时，则可能会出现淬不透的现象，因此，热作模具钢比较经常用在形状不复杂、工件的尺寸较小以及产品的批量不大的热作模具中。随着科学技术的发展，后来又研究出了3Cr2MoVNi、5Cr2NiMoVS等一些新模具，通过对新模具进行化学处理，使用寿命可以提高三倍左右，而3Cr2W8V模具中，所含钨元素达到9%左右，在这样的情况下，添加一定数量的钒，其硬化度会提高许多，使得模具在具备一定的强度之外，还具备一定的热硬性。不过，由于3Cr2W8V原材料所含成分偏析很严重，并且其中成分W、V、Cr等都是以电子化合物的形态显现出来，所以，为了使原材料的优点能尽情体现出来，以使模具的寿命得到提高，要对原材料进行多次反反复复的锻造。并且成品淬火的温度大于1 100℃，碳化物的偏析要小于三级，在此高温的情况下，可以使碳化物高度进行弥散析出，使模具的寿命大大提高。因此，在进行尺寸较大，形状较为繁杂的工件生产中，可以用到热作模具。
2.2 冷作模具钢
为了使金属的冷塑性能够变形，在对模具进行制作时使用了冷作模具钢，例如：冷镦模、冷冲模、冷挤压模等，由于在工作中要承受的压力、弯曲力、以及摩擦力较大，这就要求冷作模具钢在韧性和强度上要能达到要求，并且要具有高强度以及很好的耐磨性能。一般情况下，是选用以下几种冷作模具钢：CrWMn、9SiCr、GCr15 、Cr12、Cr12MOV等，前三种乃属于高碳低合金冷作模具钢，当对其进行合金元素加入时，可以使模具钢在热处理淬透性有所提高，对毛坯进行处理时，一般要求对其进行锻造，锻造之后再要求进行退火。一般来说，模具成品的热处理工艺是低温回火加上中温盐浴淬火，因此，有较高的耐磨性、强韧性，如此，可以使冷作模具的寿命提高很多。此类工艺一般用在形状上繁杂，而且批量上比较大的模具零件材料上。而Cr12、Cr12MOV含有高碳高合金元素，这类模具的耐磨性能较强，不过，因为它们属于莱氏体钢材料，含有许多共晶碳化物元素，所以，在对其进行加工时有个缺陷，就是比较容易裂开，另外，因为原材料大多含有带状或者网状的组织成分，或者碳化物比较容易出现偏析，因此，务必要对毛坯进行来回锻造，对于形状较大的共晶碳化物要先弄碎，在进行镦拔锻造之后，再以球化退火的方式进行处理，对于碳化物的偏析，要保持在三级以下。在对模具的成品进行热处理的时候，要采用高温盐浴快速加热淬火，然后再采用低温进行回火，同时，淬火温度要在一千两百度以上，保温时间保持在10分钟左右。这种方法属于不均匀奥氏体淬火方法，不仅可以使钢的韧性提高许多，还能使其淬火组织得到一定细化。而在对其进行快速加热淬火之前，则要以200℃的温度进行预热，这样做的目的是去除零件中含有的水分，使其能够快速受热，对于材料的优势可以尽情体现出来，从而使模具的寿命提高，因此，在进行产量较多、形状较为复杂的冷作模具生产时，可以采用冷作模具钢进行，而对于冷挤压模和冷冲模来说，当要对它们进行热处理时，可以采取高温盐浴快速淬火，再以中温回火的方式进行，最后采用高频离子氮化的形式进行处理。如此，可以使模具具有很强的使用寿命。
2.3 塑料模具钢
随着科学技术的发展，我国的塑料产品行业也得到迅猛发展，特别塑料模具钢更是得到飞速发展。由于塑料模具具有较为繁杂的工作场所，且塑料模具的型腔较为纷乱。而塑料模具钢具有耐蚀、耐磨，并且韧性、导热性能都不弱，在进行热处理时变形小等一些特点，所以，在对塑料模钢进行选择时，要根据不同塑料制品的不同特性来进行。以往的塑料模型腔的用钢一般是：38CrMnAlA、5CrNiMo等，随着科技的发展，冶金行业又开发出了新型塑料模具钢，这类钢大约可以分为三种： 1）时效硬化钢。所谓的时效硬化，就是对钢材进行热处理后，使钢材搁置几天，在这搁置的整个过程中，钢材内部组织会进行改变，使钢材变得比之前更硬。在我国比较经常用的时效钢有SM2、PMS等，这类钢有个显著的特性，就是进行固溶处理时钢会变软，可以先对钢采用机械进行加工，等到钢成形之后再采取低温时效的方式进行硬化处理，如此，可以降低模具的热处理变形。在耐磨性与耐腐蚀性上，时效硬化钢优于预硬钢。时效硬化钢的使用寿命比预硬钢强，当需要制作较为精密、繁杂的塑料模具时，更适合采用时效硬化钢。
2）预硬钢：预硬钢属于合金结构钢，一般是采用炉外锻造或者电渣重溶的方式获得的，预硬钢有着较强的机械加工机能，其钢制所含杂质不多，先把模胚调质到一定的硬度之后，再进行加工成型。有时为了使钢的淬透性得到有效提高，可以在钢里面加入1%Ni。后来，我国又研究出了5NiSCa，8Cr2S等钢，此类研究主要是为了使钢的加工性能有所提高，从而使钢的加工质量更优异，利于使用寿命的延长。
3）通过冷挤压使其成型的塑料模具钢。对于型腔较为繁杂的塑料模具，就要采用这种方式来进行。此类钢所含硅、碳元素不多，当处于正常温度时，其高塑性可以得到有效保证，从而方便对型腔进行冷挤压，在对其进行挤压成型之后，再采用渗碳淬火方式进行操作，以使模具表面的耐磨性与硬性得到提高。在我国，采用最多的大多是合金渗碳钢，如12CrNi3、20Cr等。例如我国开发出的LJ钢就是可以进行专门使用的冷挤压成型模具钢，当进行冷挤压使其成型之后，再采用渗碳淬火、回火进行锻造，其表面的硬度可以达到28HRC，在这样的情况下，避免模具表面出现脱落现象，使模具的耐磨性能提高，模具的使用寿命就会得到延长。
3 结论
以上是对不同使用状态下的模具进行归纳分析，由此可以看出，模具的使用寿命与其成分、状态以及热处理的工艺加工有着密切联系。因此，要提高模具的使用寿命，有关技术人员要选择合适的模具材料，并且按照要求进行加工，同时，在生产过程中不忘进行检验，只有这样，才能提高模具的使用寿命，为社会主义建设作出贡献。
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