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模具鋼在冶金質量方面的要求

高的冶金質量才能發揮鋼的基本特性，模具鋼的內部冶金質量與他的基本性能具有同等的重要意義，在研究性能的同時，必須研究冶金質量影響因素。一般較常遇到的模具鋼內在質量問題有以下幾個方面：

1.化學成分的均勻性

模具鋼通常是含有多種元素的合金鋼，鋼在錠模中從液態凝固時，由于選分結晶的緣故，鋼液中各種元素在凝固的結構中分布不均勻而形成偏析，這種化學成分的偏析將造成組織和性能的差異，他是影響模具鋼質量的重要因素之一。降低鋼的偏析度，可以有效地提高模具鋼的性能。近些年來，國內外很多冶金廠都在研究生產成分均勻、組織細化的模具鋼。

2.有害元素的含量

硫和磷在鋼凝固過程中形成磷化物和硫化物而在晶界沉淀，因而產生晶間脆性，使模具鋼的塑性降低，過高的S\P含量，會使鋼錠在軋制時易產生裂紋，而且會大大降低鋼的力學性能。日本的松田幸紀等研究了S、P含量對含w（Cr）5%的熱作模具鋼H13的韌性和熱疲勞性能影響結果表明，如將W（P、S）的含量從0.025￥和0.010%降到w（P）0.005%和w（S）0.001%時，其熱疲勞裂紋的長度和數量將減少一半。日歷金屬公司將SKD61模具鋼種的w（P）含量從0.030%降到0.001%時，可是鋼在45HRC時的沖擊韌度由39.2 j/cm2提高到127.5 j/cm2。此外，降低模具鋼中的S、P含量還可以有效地提高模具鋼的等向性。

3.鋼中的非金屬夾雜物

質量良好的模具鋼不僅化學成分要符合技術標準的規定，并且模具鋼中的非金屬夾雜物的含量要盡可能地少，因為非金屬夾雜物在模具鋼中所占的體積雖然很小，但對剛才的性能影響卻很大。減少模具鋼中的非金屬夾雜物是煉鋼的主要任務之一。通常所指的鋼中的非金屬夾雜物，如FeO、Al2O3、SiO2、FeS、MnS、AlN、VN等，以及在煉鋼和澆注時帶入的耐火材料，后者成分也主要是Si、Al、Fe、Cr、Ca、Mg等的氧化物。模具鋼中的非金屬夾雜物就其來源，可以分為內在夾雜物和外來夾雜物，內在的夾雜物是在液態及凝固過程中形成的化合物。

模具鋼中的非金屬夾雜物在某種意義上可以看成是一定的裂紋，他破壞了金屬的連續性，引起應力集中，在外界應力的作用下，裂紋延伸很容易發展擴大而導致性能降低。塑性夾雜物的存在，隨著鍛軋過程延展變形，致使鋼材產生各向異性。同時夾雜物拋光過程中的剝落，提高了模具的表面粗糙度。因此，對于大型和重要的模具來說，提高模具鋼的純凈度是十分重要的。

4.白點

白點是熱軋鋼坯和大型鍛件中比較常見的缺陷，是鋼的內部破裂的一種。白點的存在對模具鋼的性能有極為不利的影響，這種影響主要表現在使模具鋼的理學性能降低，熱處理時使鍛件淬火開裂，或使用時法杖成更為嚴重的破壞事故，所以，在任何情況下，都不能使用有白點的鍛件，不同的鋼對白點的敏感程度是不同的，一般認為容易發生白點的鋼有鉻鋼、鉻鉬鋼、錳鋼、錳鉬鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻鎢鋼其中含w（C）大于0.30%、w（Cr）大于1%、w（Ni）大于2.5%的馬氏體鉻鎳鋼以及鎳鉬鋼等對白點敏感性最大。白點的形成原因是鋼中氫的脫落析出聚集，在鋼的縱斷面上形成銀亮白色粗晶狀的圓形或橢圓形的斑點。它往往使短劍和坯材的內部產生裂紋。模具鋼5CrNiMo、5CrMnMo等最容易發生白點，增加碳化物元素Cr、Mo和V后可江都白點敏感性。這類模具鋼在生產中一定要注意脫氣和加強大短劍的鍛后緩冷或去氫退火。

5.氧含量

對模具鋼一般都未規定鋼中的允許的氣體含量。隨著氧含量的增加，氧化物的顆粒和數量都隨之增加，鋼的疲勞性能降低，問也容易產生。有人曾對4Cr5MoSiV1鋼進行過實驗，含氧量最好不超過1.5×10－5，如日本大同特殊鋼公司規定高純凈度模具鋼氧含量不大于1.0×10－5。因此近年來，為了提高模具的制造質量，國內外模具鋼逐漸在向低氧含量發展。

6.碳化物的不均勻力度

碳化物是絕大多數模具鋼的必須組份，除可溶于奧氏體的碳化物外，還會有部分不能溶于的殘留碳化物。碳化物的尺寸、形態、分布是鋼的冶煉方法、鋼錠的凝固條件以及熱加工變形條件等有關。過共析鋼的碳化物可能在晶界形成網狀碳化物或是在加工變形中碳化物被拉長而形成帶狀碳化物或者二者兼有，萊氏體模具鋼中存在的一次碳化物和二次碳化物，在熱變形過程中，網狀的共晶碳化物大多可以破碎，碳化物先沿變形方向延伸，產生帶狀，隨著變形程度的增加，碳化物變得均勻、細小。碳化物的不均勻性對淬火變形、開裂、模具鋼的力學性能影響較大。萊氏體鋼的尺寸愈大，碳化物的不均勻度愈嚴重，在淬火后，理學呢更差，其中橫向性能下降最多，抗彎強度為縱向的1/2。另外碳化物偏析嚴重對重載和帶尖齒的模具的壽命影響極大，比如Cr12MoV鋼制搓絲板，如碳化物的不均度達到5至6級，使用壽命很短。

7.偏析

偏析即鋼的充分和組織不均勻性的表現，這是在模具鋼的地被組織的檢驗中常存在的一種缺陷。是鋼錠在凝固過程中形成的，與模具鋼的化學成分和澆注溫度等有關。一般分為樹狀、方形、點狀偏析等。由于樹狀偏析的存在，鋼在各個不同的方向的理學性能表現出明顯的差異。方形偏析是由于鑄錠結晶時，在柱狀晶的末端與錠心等軸晶區之間，聚集了較多的雜質和孔隙而形成的。嚴重的方形偏析，對模具鋼的質量影響是顯著的，特別是切削加工量很大的零件會心部受力的零件。偏析除了影響模具鋼的力學性能的共享性外，對模具的拋光性能也有一定影響。因此，國外相關的標準中的規定及其嚴格。 8.疏松 疏松是鋼的不致密性的表現。疏松多數出現在鋼錠的上部及中部，在這些地方因為集中了較多的雜質和氣體造成的。由于疏松缺陷的存在，降低了鋼的強度和韌性，也嚴重地影響了加工后的表面的粗糙度，在一般的模具鋼中的影響不是特別大，但如冷軋輥、大型的模塊、沖頭和塑料成型模具零件等都有較嚴格的要求。如深型腔的鍛模和沖頭要求疏松不超過1級或2級，用于表盤或透光件等的塑料模具用鋼，要求疏松不超過1級。

本文出自*港峰公司（葛利茲、名佳利）*，轉載請注明出處！ 2010-4-29