模具鋼材中加入Ni、Mn元素主要是用來提高鋼的淬透性,兼有形成金屬間化合物的作用。

模具鋼材中加入Mo元素主要是消除回火脆性,兼有細化晶粒、提高淬透性、改善鋼的回火穩定性和形成金屬間化合物作用。

模具鋼材中加入Cr、Al元素主要是形成金屬間化合物。固溶加熱時,盡可能使所有合金元素都固溶于奧氏體中,極少量未溶的Mo元素的碳化物,則起到細化晶粒的作用。

模具鋼材冷卻時固溶的元素都存在于馬氏體與貝氏體組成的基體組織中,起到固溶強化基體組織和改善基體組織穩定性作用。

模具鋼材時效時,Ni元素與Al、Mo元素形成的金屬間化合物(Ni3Al、Ni3Mo)從基體組織中析出,Cu、Al元素之間形成的金屬間化合物(CuAl2)也從基體組織中析出,同時Fe、Mn、Mo三元素形成的合金滲碳體(Fe、Mn、Mo)3C也從基體組織中析出,析出的金屬間化合物和合金滲碳體,均勻分布于基體組織之中,使鋼的硬度回升,極大地改善了鋼的強度、硬度與耐磨性。

模具鋼材在制造模具前,先進行固溶處理,使合金元素盡可能全部固溶于奧氏體中。固溶冷卻后,獲得馬氏體與貝氏體兩相組織,熱處理變形小,硬度在30HRC左右,便于機械加工制成模具。模具制成后,經時效處理,金屬間化合物析出,模具硬度回升到40~45HRC,可滿足塑料模具的使用要求。

模具鋼材制作的模具經拋光處理后,模具表面可獲得鏡面光潔度,具有潔凈抗腐蝕性能,表面刻蝕圖案性能極佳。

為了提高模具表面的硬度與耐磨性,可在時效后再經氮化處或碳氮共滲處理,模具表面硬度可達1000HV以上。

鋼主要化學成分:0.06%~0.20%C、≤0.35%Si、1.40%~1.70%Mn、2.80%~3.40%Ni、0.20%~0.50%Mo、0.80%~1.20%V、0.70%~1.05%Al、≤0.030%P、≤0.030%S。

模具鋼材相變點:Ac1675℃、Ac3821℃、Ar1382℃、Ar3517℃、Ms270℃。

模具鋼材始鍛溫度:1050~1100℃,終鍛溫度850℃,鍛造后空氣中冷卻。

淬火 加熱840~900℃,保溫3h,空冷 28~33HRC 加熱溫度高于Ac3821℃線,Mo、Ni、Al、Cu、Mn元素溶入奧氏體中,冷卻后得到馬氏體+貝氏體組織,為時效析出做好組織準備