工藝性能
在模具生產(chǎn)成本中,材料費(fèi)用一般占10%~20%,而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用占80%以上,所以模具材料的工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易的主要因素之一。
可加工性
——熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;
——冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬于過(guò)共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此必須嚴(yán)格控制熱加工和冷加工的工藝參數(shù),以避免產(chǎn)生缺陷和廢品。另一方面,通過(guò)提高鋼的純凈度,減少有害雜質(zhì)的含量,改善鋼的組織狀態(tài),以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產(chǎn)成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀(jì)30年代開(kāi)始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或?qū)е履>咪撝刑嫉氖脑?,發(fā)展了各種易切削模具鋼,以進(jìn)一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
淬透性和淬硬性
淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火前的原始組織狀態(tài);淬硬性則主要取決于鋼中的含碳量。對(duì)于大部分的冷作模具鋼,淬硬性往往是主要的考慮因素之一。對(duì)于熱作模具鋼和塑料模具鋼,一般模具尺寸較大,尤其是制造大型模具,其淬透性更為重要。另外,對(duì)于形狀復(fù)雜容易產(chǎn)生熱處理變形的各種模具,為了減少淬火變形,往往盡可能采用冷卻能力較弱的淬火介質(zhì),如空冷、油冷或鹽浴冷卻,為了得到要求的硬度和淬硬層深度,就需要采用淬透性較好的模具鋼。
淬火溫度和熱處理變形
為了便于生產(chǎn),要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些,特別是當(dāng)模具采用火焰加熱局部淬火時(shí),由于難于準(zhǔn)確地測(cè)量和控制溫度,就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。
模具在熱處理時(shí),尤其是在淬火過(guò)程中,要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等,為保證模具質(zhì)量,要求模具鋼的熱處理變形小,特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的精密模具,淬火后難以修整,對(duì)于熱處理變形程度的要求更為苛刻,應(yīng)該選用微變形模具鋼制造。
氧化、脫碳敏感性
模具在加熱過(guò)程中,如果發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象,就會(huì)使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低;因此,要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對(duì)于含鉬量較高的模具鋼,由于氧化、脫碳敏感性強(qiáng),需采用特種熱處理,如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。
其他因素
在選擇模具鋼時(shí),除了必須考慮使用性能和工藝性能之外,還必須考慮模具鋼的通用性和鋼材的價(jià)格。模具鋼一般用量不大,為了便于備料,應(yīng)盡可能地考慮鋼的通用性,盡量利用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼,以便于采購(gòu)、備料和材料管理。另外還必須從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合分析,考慮模具的制造費(fèi)用、工件的生產(chǎn)批量和分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面分析,以終選定合理的模具材料。