不鏽鋼材在模具中的應用如何

  在機（jī）電或工業等行業的人士都知道，過（guò）去，不鏽鋼材在化（huà）工、航天、航空、原（yuán）子能以及民用工業應用較多（duō），在模具製造中應用較少，但（dàn）是由（yóu）於模具工（gōng）業的發展，模具工作的環境對模具材料的性能要求越來越高，在操作具有化學腐蝕的塑料為原料（liào）的塑料製品時，模具必須具有防腐蝕（shí）性能（néng）；在強（qiáng）磁場（chǎng）中工作的模具不應產生感應；一些耐高溫、耐蝕、抗（kàng）氧化性的熱處理模具（jù）以及一些精密耐蝕模具需要通過時效來提高模具硬度，以上幾類模具都要求模（mó）具具有特殊性能。而各類不鏽鋼正是具有（yǒu）以上性能（néng）並（bìng）能滿足以上需要，從（cóng）而解決了（le）操作中（zhōng）的難題（tí）。
根據（jù）模具的工作條件，選擇了幾種不同類型的不鏽鋼，並簡要的介紹了其熱處理工藝（yì）。
下麵我們（men）就逐一探討下：
一、馬氏（shì）體不鏽（xiù）鋼的應用
在具有化學腐蝕性環境中工作的模具，必（bì）須具有耐腐蝕性，而且還要求具有一定的硬度、強度和耐磨性（xìng）能（néng）等。這類要求高硬度的模（mó）具一般選用馬氏體不鏽（xiù）鋼製造，常用的（de）馬氏體不鏽（xiù）鋼有：2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr17Mo、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2等。下麵根據硬度（dù）的要求介紹了幾種不鏽鋼：
（1）中碳高鉻耐蝕（shí）馬氏體不鏽鋼應用
這類鋼要求硬度在（zài）50—55HRC左右（yòu）。典型的不鏽鋼（gāng）為4Cr13，該鋼為中碳馬（mǎ）氏體不鏽鋼，熱處理後有較高的硬度和耐磨性（xìng），且抗大氣和水蒸汽腐蝕，可用（yòng）於製造要求具有一定耐蝕性能的塑（sù）料模具。該鋼的淬火溫度一般選擇1050℃，該鋼淬透性好，對於小型（xíng）塑料模具，淬火時可用空氣冷卻（què），以（yǐ）減少模具的（de）熱處理變形；而對於尺寸較大的模具可采用油淬，淬火後的模具一般采用200-300℃回火，回火後硬度為50—53HRC。適宜製造承包商負荷、高（gāo）耐磨及（jí）腐蝕介質作用下的塑料製品的模具，例如304不鏽鋼六角棒。
  （2）高碳高鉻性不鏽鋼應用
對於要求（qiú）較高硬度、較（jiào）高耐磨性（xìng）的耐蝕塑料模具可選擇高碳高鉻型不鏽鋼，如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。以Cr14MoV為例，其含碳量為1.0%—1.15%，該鋼具有較（jiào）好的淬透性，淬（cuì）火溫度一般選擇為1100—1120℃油冷，硬度大於或等於（yú）58 HRC，回（huí）火溫度為500℃，保溫2h，回火4次，其硬度大於或等於60 HRC。該鋼具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性，高溫硬度也較高，適宜製造在腐蝕介質作用下承（chéng）受高負（fù）荷、高耐磨的塑料模具。
（3）低碳鉻鎳型耐蝕（shí）不鏽鋼的應用
1Cr17Ni2鋼屬於馬氏體（tǐ）型不鏽鋼耐酸鋼，對於氧酸類（一定溫度、濃度的硝酸，大部分（fèn）的有機酸）以及鹽類的水溶液有良（liáng）好的耐蝕性；該鋼有較高的強度和適宜的硬度，乃是性能比4Cr13鋼好，因此要求耐蝕（shí）性能高的塑料模具，仍然有一部分采用該型號的不鏽（xiù）鋼製造。
1Cr17Ni2鋼淬火溫度（dù）範圍為950—1050℃油冷。淬火後低溫回火或高溫回火性能均有較好的耐腐蝕，淬（cuì）火後經200—300℃回火，鋼的（de）硬（yìng）度為38—40HRC，如通過（guò）冷處理（lǐ），可使奧氏體繼續轉化為馬氏體，硬度可提高到42—48HRC，鋼的強度、硬度較高，耐磨（mó）性好，而且有較高（gāo）的耐腐（fǔ）蝕性能。回（huí）火溫（wēn）度在600—700℃，鋼的基本組織為回火索氏體，具有較好的強度和韌（rèn）度配合（hé），而且也有較（jiào）高的耐蝕性能。該類鋼還可以通過滲氮處（chù）理，提（tí）高耐磨性、抗咬合能力和模具的使（shǐ）用壽命。
1Cr17Ni2鋼主要用（yòng）於耐腐（fǔ）蝕、高精度的塑料模具（jù）。

   二、 馬氏體不鏽鋼模具在熱處理過程中會產（chǎn）生變形，這是模具（jù）熱處理三大難題之一（變（biàn）形、開裂、淬硬），如（rú）何既（jì）保持模具的加工精度，又使（shǐ）模具具有較高硬（yìng）度。對於複雜、精密、長壽命（mìng）麵臨的一個重要課題，國內研製和發展了一係列的沉澱硬化不鏽（xiù）鋼解決了這道難題，常用的此類不鏽鋼有（yǒu）：0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。316不鏽鋼扁鋼
例如0Cr17Ni4Cu4Nb是一種馬氏體沉澱硬（yìng）化（huà）不（bú）鏽鋼，因含碳量低，耐（nài）腐蝕性（xìng）優於馬氏體不鏽鋼，而接近（jìn）於奧（ào）氏體（tǐ）不（bú）鏽鋼。該鋼熱處理工藝簡（jiǎn）單，固溶溫度為1040℃，水冷，熱處理後可獲得單（dān）一板條狀馬氏體，硬度為32—34HRC，具有良好的切削加工性能，便於模具的硬度可達到（dào）40HRC，由於溫（wēn）度較低，模具變形較小，硬度和強度（dù）皆有提高，同時獲得綜合的力學性能。為了提高模具的表（biǎo）麵硬度和耐磨性，該類鋼製模具可采用（yòng）離子（zǐ）氮化（huà）表（biǎo）麵處理，表麵硬度可（kě）達900HV以上，大大延長了模具的使用壽命。
沉澱硬化型不（bú）鏽鋼主要用（yòng）於製造耐腐蝕（shí）、高精度的塑（sù）料模具。

三、奧氏體不鏽鋼在熱作模具上（shàng）的應用
          今年來（lái）為了滿足耐高溫、耐蝕、抗氧化要求而引入的奧氏體不鏽鋼作為熱作模具材料已經逐步獲得了廣泛的應用。這類鋼一般都含有Ni、Mn等奧氏（shì）體形成元素，同時加入一定量的C、Cr等元素，從而使得奧氏體變形更加穩（wěn）定，且（qiě）始終保持奧氏體組織，其中0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo鋼屬於鉻鎳係奧氏體（tǐ）不鏽鋼，其優點是組織比較穩定，在加熱和冷卻過程中均不發生相變（biàn），具有很高的高溫強度和耐熱性。缺點是線脹係數大，導熱性差，降低了（le）鋼的（de）熱疲勞性能，不適宜作為強烈（liè）水冷的模具材料。
4Cr14Ni14W2Mo鋼在650℃以（yǐ）下有良好的機械性（xìng）能；在（zài）600—800℃時，易因強（qiáng）烈的時效而強化；在800℃以下（xià）耐（nài）熱不起皮；在（zài）900℃以下耐氣體腐（fǔ）蝕能（néng）力高。該鋼熱處理工藝為：固溶溫度1000—1100℃水冷，組織為奧氏體；時（shí）效處理溫度為（wéi）750℃，空冷，組織（zhī）為奧氏體。
4Cr14Ni14W2Mo鋼抗氧化（huà）性好，可（kě）以蠕變成（chéng）形模（mó）、強腐蝕性的玻璃成形模以及壓鑄（zhù）用型芯等熱作模具。