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模具钢在冶金质量方面的要求

高的冶金质量才能发挥钢的基本特性，模具钢的内部冶金质量与他的基本性能具有同等的重要意义，在研究性能的同时，必须研究冶金质量影响因素。一般较常遇到的模具钢内在质量问题有以下几个方面：

1.化学成分的均匀性

模具钢通常是含有多种元素的合金钢，钢在锭模中从液态凝固时，由于选分结晶的缘故，钢液中各种元素在凝固的结构中分布不均匀而形成偏析，这种化学成分的偏析将造成组织和性能的差异，他是影响模具钢质量的重要因素之一。降低钢的偏析度，可以有效地提高模具钢的性能。近些年来，国内外很多冶金厂都在研究生产成分均匀、组织细化的模具钢。

2.有害元素的含量

硫和磷在钢凝固过程中形成磷化物和硫化物而在晶界沉淀，因而产生晶间脆性，使模具钢的塑性降低，过高的S\P含量，会使钢锭在轧制时易产生裂纹，而且会大大降低钢的力学性能。日本的松田幸纪等研究了S、P含量对含w（Cr）5%的热作模具钢H13的韧性和热疲劳性能影响结果表明，如将W（P、S）的含量从0.025￥和0.010%降到w（P）0.005%和w（S）0.001%时，其热疲劳裂纹的长度和数量将减少一半。日历金属公司将SKD61模具钢种的w（P）含量从0.030%降到0.001%时，可是钢在45HRC时的冲击韧度由39.2 j/cm2提高到127.5 j/cm2。此外，降低模具钢中的S、P含量还可以有效地提高模具钢的等向性。

3.钢中的非金属夹杂物

质量良好的模具钢不仅化学成分要符合技术标准的规定，并且模具钢中的非金属夹杂物的含量要尽可能地少，因为非金属夹杂物在模具钢中所占的体积虽然很小，但对刚才的性能影响却很大。减少模具钢中的非金属夹杂物是炼钢的主要任务之一。通常所指的钢中的非金属夹杂物，如FeO、Al2O3、SiO2、FeS、MnS、AlN、VN等，以及在炼钢和浇注时带入的耐火材料，后者成分也主要是Si、Al、Fe、Cr、Ca、Mg等的氧化物。模具钢中的非金属夹杂物就其来源，可以分为内在夹杂物和外来夹杂物，内在的夹杂物是在液态及凝固过程中形成的化合物。

模具钢中的非金属夹杂物在某种意义上可以看成是一定的裂纹，他破坏了金属的连续性，引起应力集中，在外界应力的作用下，裂纹延伸很容易发展扩大而导致性能降低。塑性夹杂物的存在，随着锻轧过程延展变形，致使钢材产生各向异性。同时夹杂物抛光过程中的剥落，提高了模具的表面粗糙度。因此，对于大型和重要的模具来说，提高模具钢的纯净度是十分重要的。

4.白点

白点是热轧钢坯和大型锻件中比较常见的缺陷，是钢的内部破裂的一种。白点的存在对模具钢的性能有极为不利的影响，这种影响主要表现在使模具钢的理学性能降低，热处理时使锻件淬火开裂，或使用时法杖成更为严重的破坏事故，所以，在任何情况下，都不能使用有白点的锻件，不同的钢对白点的敏感程度是不同的，一般认为容易发生白点的钢有铬钢、铬钼钢、锰钢、锰钼钢、铬镍钼钢、铬钨钢其中含w（C）大于0.30%、w（Cr）大于1%、w（Ni）大于2.5%的马氏体铬镍钢以及镍钼钢等对白点敏感性最大。白点的形成原因是钢中氢的脱落析出聚集，在钢的纵断面上形成银亮白色粗晶状的圆形或椭圆形的斑点。它往往使短剑和坯材的内部产生裂纹。模具钢5CrNiMo、5CrMnMo等最容易发生白点，增加碳化物元素Cr、Mo和V后可江都白点敏感性。这类模具钢在生产中一定要注意脱气和加强大短剑的锻后缓冷或去氢退火。

5.氧含量

对模具钢一般都未规定钢中的允许的气体含量。随着氧含量的增加，氧化物的颗粒和数量都随之增加，钢的疲劳性能降低，问也容易产生。有人曾对4Cr5MoSiV1钢进行过实验，含氧量最好不超过1.5×10－5，如日本大同特殊钢公司规定高纯净度模具钢氧含量不大于1.0×10－5。因此近年来，为了提高模具的制造质量，国内外模具钢逐渐在向低氧含量发展。

6.碳化物的不均匀力度

碳化物是绝大多数模具钢的必须组份，除可溶于奥氏体的碳化物外，还会有部分不能溶于的残留碳化物。碳化物的尺寸、形态、分布是钢的冶炼方法、钢锭的凝固条件以及热加工变形条件等有关。过共析钢的碳化物可能在晶界形成网状碳化物或是在加工变形中碳化物被拉长而形成带状碳化物或者二者兼有，莱氏体模具钢中存在的一次碳化物和二次碳化物，在热变形过程中，网状的共晶碳化物大多可以破碎，碳化物先沿变形方向延伸，产生带状，随着变形程度的增加，碳化物变得均匀、细小。碳化物的不均匀性对淬火变形、开裂、模具钢的力学性能影响较大。莱氏体钢的尺寸愈大，碳化物的不均匀度愈严重，在淬火后，理学呢更差，其中横向性能下降最多，抗弯强度为纵向的1/2。另外碳化物偏析严重对重载和带尖齿的模具的寿命影响极大，比如Cr12MoV钢制搓丝板，如碳化物的不均度达到5至6级，使用寿命很短。

7.偏析

偏析即钢的充分和组织不均匀性的表现，这是在模具钢的地被组织的检验中常存在的一种缺陷。是钢锭在凝固过程中形成的，与模具钢的化学成分和浇注温度等有关。一般分为树状、方形、点状偏析等。由于树状偏析的存在，钢在各个不同的方向的理学性能表现出明显的差异。方形偏析是由于铸锭结晶时，在柱状晶的末端与锭心等轴晶区之间，聚集了较多的杂质和孔隙而形成的。严重的方形偏析，对模具钢的质量影响是显著的，特别是切削加工量很大的零件会心部受力的零件。偏析除了影响模具钢的力学性能的共享性外，对模具的抛光性能也有一定影响。因此，国外相关的标准中的规定及其严格。 8.疏松 疏松是钢的不致密性的表现。疏松多数出现在钢锭的上部及中部，在这些地方因为集中了较多的杂质和气体造成的。由于疏松缺陷的存在，降低了钢的强度和韧性，也严重地影响了加工后的表面的粗糙度，在一般的模具钢中的影响不是特别大，但如冷轧辊、大型的模块、冲头和塑料成型模具零件等都有较严格的要求。如深型腔的锻模和冲头要求疏松不超过1级或2级，用于表盘或透光件等的塑料模具用钢，要求疏松不超过1级。

本文出自*港峰公司（葛利兹、名佳利）*，转载请注明出处！ 2010-4-29