鋁材擠壓模具鋼材選擇及化學成份 闡明

援用 ：鋁型材熱擠壓模具的斷裂問題進行了掉 效緣由 剖析 及工藝剖析 .哄騙回歸正交設計法放置 了 8組工藝實行 ,測試了鋼材的斷裂韌性 (KIC) ,沖擊韌性及其硬度 ,并豎立 了上述指標與主要熱處置懲罰 工藝參數(shù)間的數(shù)學表達式 .在此根本上 ,對現(xiàn)行的臨盆 工藝進行了改善 ,消弭 熱擠壓模具的初期 斷裂 ,并使其使用壽命顯著提高 .

鋁材擠壓模具鋼材的化學成份 及其感化

⒈擠壓模具的碳(C)：鋼中含碳量增添 ，屈就 點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性下降 ，當碳量0.23%跨越 時，鋼的焊接機能 變壞，是以 用于焊接的低合金布局鋼，含碳量一般不跨越 0.20%。碳量高還會下降 鋼的耐年夜 氣侵蝕 能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；另外 ，碳能增添 鋼的冷脆性和時效敏感性。

⒉常存雜質元素

模具鋼材除含碳之外 ，還含有少許 錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氫(H)等元素。這些元素并不是 為改善模具鋼材質量成心 到場 的，而是由礦石及冶煉進程 中帶入的，故稱為雜質元素。這些雜質對鋼機能 是有必然 影響，為了包管 模具鋼材的質量，在國度 尺度 中對各類鋼的化學成份 都作了嚴厲 的劃定 。

圖為：鋁型材擠壓模具用鋼材

⑴硫（S）：硫來歷于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素，使鋼發(fā)生 熱脆性，下降 鋼的延展性和韌性；硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe構成 低熔點(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上，所以當鋼材在鑄造 和軋制等熱加工時，由于FeS化合物的過早融化 而致使 工件開裂，這類 現(xiàn)象稱為“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現(xiàn)象愈嚴重。硫對焊接機能 也晦氣 ，下降 耐侵蝕 性。故必需 對鋼中含硫量進行節(jié)制 。高級優(yōu)良 鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)良 鋼：S＜0.03%～0.045%；通俗 鋼：S＜0.055%～0.7%以下。在鋼中到場 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，平日 稱易切削鋼。

⑵磷（P）：磷是由礦石帶入鋼中的，一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強度、硬度增高，但引發(fā) 塑性、沖擊韌性顯著下降 。特別是在低溫時，它使鋼材顯著變脆，這類 現(xiàn)象稱"冷脆"。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，下降 塑性，使冷彎機能 變壞；含磷愈高，冷脆性愈年夜 ，故鋼中對含磷量節(jié)制 較嚴。高級優(yōu)良 鋼：P＜0.025%；優(yōu)良 鋼： P＜0.04%；通俗 鋼： P＜0.085%。

⑶擠壓模具的錳（Mn）：錳是煉鋼時作為脫氧劑到場 鋼中的。由于錳可以與硫構成 高熔點(1600℃)的MnS，必然 水平 上消弭 硫的有害感化 。錳具有很好的脫氧能力，可以或許 與鋼中的FeO成為MnO進入爐渣，從而改善鋼的品質，特別是下降 鋼的脆性，提高鋼的強度和硬度。是以 ，錳在鋼中是一種有益元素。一般認為，鋼中含錳量在0.5%～0.8%以下時，把錳當作是常存雜質。手藝 前提 中劃定 ，優(yōu)良 碳素布局鋼中，正常含錳量是0.5%～0.8%；而較高含錳量的布局鋼中，其量可達0.7%～1.2%。

⑷硅（Si）：硅也是煉鋼時作為脫氧劑而到場 鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能結成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，是以 硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內使鋼的強度、硬度增添 ，塑性、韌性下降 。平靜 鋼中的含硅量平日 在0.1%～0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%～0.07%。由于鋼中硅含量一般不跨越 0.5%，對鋼機能 影響不年夜 。假如 鋼中含硅量跨越 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈就 點和抗拉強度，故普遍 用于作彈簧鋼。在調質布局鋼中到場 1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等連系 ，有提高抗侵蝕 性和抗氧化的感化 ，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增添 ，會下降 鋼的焊接機能 。

⑸擠壓模具的氧（O）：氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼進程 中天然 進入鋼中的，雖然 在煉鋼末期要到場 錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但弗成 能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等同化 情勢 ，使鋼的強度、塑性下降 。特別 是對委靡強度、沖擊韌性等有嚴重影響。

⑹氮（N）：氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增添 時效敏感性。鐵素體消融 氮的能力很低。當鋼中溶有過飽和的氮，在放置較長一段時候 后或隨后在200～300℃加熱就會發(fā)生氮以氮化物情勢 的析出，并使鋼的硬度、強度提高，塑性下降，發(fā)生時效。鋼液中到場 Al、Ti或V進行固氮處置懲罰 ，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消弭 時效偏向 。

7）擠壓模具的氫（H）：鋼中溶有氫會引發(fā) 鋼的氫脆、白點等缺點 。白點常在軋制的厚板、年夜 鍛件中發(fā)現(xiàn)，在縱斷面中可看到圓形或卵形 的白色雀斑 ；在橫斷面上則是頎長 的發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了白點，使用時會發(fā)生忽然 斷裂，造成意外 變亂 。是以 ，化工容器用鋼，不答應 有白點存在。氫發(fā)生 白點冷裂的主要緣由 是由于 高溫奧氏體冷至較低溫時，氫在鋼中的消融 度急劇下降 。當冷卻較快時，氫原子來不及散布 到鋼的概況而逸出，就在鋼中的一些缺點 處由原子狀況 的氫釀成 份子 狀況 的氫。氫份子 在不克不及 散布 的前提 下在局部地域發(fā)生 很年夜 壓力，這壓力跨越 了鋼的強度極限而在該處構成 裂紋，即白點。

⒊為了合金化而到場 的合金元素，最經(jīng)常使用 的有硅(Si)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、硼(B)、銅(Cu)、鋁(Al)、稀土(Xt)等?，F(xiàn)劃分辯 明它們在鋼中的感化 。

⑴擠壓模具的硅（Si）：在煉鋼進程 中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以平靜 鋼含有0.15－0.30%的硅。假如 鋼中含硅量跨越 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈就 點和抗拉強度，故普遍 用于作彈簧鋼。在調質布局鋼中到場 1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等連系 ，有提高抗侵蝕 性和抗氧化的感化 ，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增添 ，會下降 鋼的焊接機能 。硅在鋼中的感化 ：

①提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化水平 使鋼的韌性和塑性下降 ；

②硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈就 極限和屈強比；

③耐侵蝕 性。硅的質量分數(shù)為15％一20％的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氛圍 中加熱時，概況也將構成 一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。錯誤謬誤：使鋼的焊接機能 惡化。

⑵擠壓模具的錳（Mn）：在煉鋼進程 中，錳是杰出的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中到場 0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不單有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工機能 ，如16Mn鋼比A3屈就 點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，削弱 鋼的抗侵蝕 能力，下降 焊接機能 。錳在鋼中的感化 ：

①錳能提高鋼的淬透性；

②錳對提凹凸 碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的感化 ；

③錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。

錯誤謬誤：

①含錳較高時，有較顯明的回火脆性現(xiàn)象；

②錳有增進 晶粒終年 夜 的感化 ，是以 錳鋼對過熱較敏感t在熱處置懲罰 工藝上必需 留意 。這類 錯誤謬誤可用到場 細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來戰(zhàn)勝 ；

③當錳的質量分數(shù)跨越 1％時，會使鋼的焊接機能 變壞；

④錳會使鋼的耐銹蝕機能 下降 。

⑶擠壓模具的鉻（Cr）：在布局鋼和東西鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時下降 塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐侵蝕 性，因此 是不銹鋼，耐熱鋼的主要 合金元素。鉻在鋼中的感化 ：

①鉻可提高鋼的強度和硬度；

②鉻可提高鋼的高溫機械機能 ；

③使鋼具有杰出的抗侵蝕 性和抗氧化性；

④禁止石墨化；⑤提高淬透性。

錯誤謬誤：

①鉻是顯著提高鋼的脆性改變 溫度；

②鉻能增進 鋼的回火脆性。

⑷鎳（Ni）：鎳能提高鋼的強度，而又連結 杰出的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐侵蝕 能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資本 ，故應盡可能 采取 其他合金元素代用鎳鉻鋼。鎳在鋼中的感化 ：

①可提高鋼的強度而不顯著下降 其韌性；

②鎳可下降 鋼的脆性改變 溫度，便可 提高鋼的低溫韌性；

③改善鋼的加工性和可焊性；

④鎳可以提高鋼的抗侵蝕 能力，不但 本事 酸，并且 能抗堿和年夜 氣的侵蝕 。

⑸擠壓模具的鉬（Mo）：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強機能 ，在高溫時連結 足夠的強度和抗蠕變能力(持久在高溫下遭到 應力，發(fā)生變形，稱蠕變)。布局鋼中到場 鉬，能提高機械機能 。還可以按捺 合金鋼由于火而引發(fā) 的脆性。在東西鋼中可提高紅硬性。鉬在鋼中的感化 ：

①鉬對鐵素體有固溶強化感化 ；

②提高鋼熱強性；

③抗氫侵蝕的感化 ；

④提高鋼的淬透性。

錯誤謬誤：鉬的主要不良感化 是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的偏向 。

⑹鎢（W）：鎢熔點高，比重年夜 ，是珍貴 的合金元素。鎢與碳構成 碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在東西鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削東西及鍛模具用。鎢在鋼中的感化 ：

①提高強度；

②提高鋼的高溫強度；

③提高鋼的抗氫機能 ；

④是使鋼具有熱硬性。是以 鎢是高速東西鋼中的主要合金元素。

⑺釩（V）：釩是鋼的優(yōu)秀 脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳構成 的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫侵蝕 能力。釩在鋼中的感化 ：

①熱強性；

②釩能顯著地改善通俗 低碳低合金鋼的焊接機能 。

⑻鈦（Ti）：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密，細化晶粒力；下降 時效敏感性和冷脆性。改善焊接機能 。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中到場 恰當 的鈦，可避免晶間侵蝕 。鈦在鋼中的感化 ：

①鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變機能 及高溫持久強度；

②并能提高鋼在高溫高壓氫氣中的不變性。使鋼在高壓下對氫的不變性高達600℃以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可禁止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。是以 ，鈦是汽鍋 高溫元件所用的熱強鋼中的主要 合金元素之一。

⑼擠壓模具的鈮（Nb）：鈮能細化晶粒和下降 鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在通俗 低合金鋼中加鈮，可提高抗年夜 氣侵蝕 及高溫下抗氫、氮、氨侵蝕 能力。鈮可改善焊接機能 。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可避免 晶間侵蝕 現(xiàn)象。鈮在鋼中的感化 ：

①鈮和碳、氮、氧都有極強的結協(xié)力 ，并與之構成 響應 的極其 不變的化合物，因此 能細化晶粒，下降 鋼的過熱敏感性和回火脆性；

②有極好的抗氫機能 ；

③鈮能提高鋼的熱強性

⑽硼（B）：鋼中到場 微量的硼便可 改善鋼的致密性和熱軋機能 ，提高強度。硼在鋼中的感化 ：

①提高鋼的淬透性；

②提高鋼的高溫強度。強化晶界的感化 。

⑾銅（Cu）：銅能提高強度和韌性，特別是年夜 氣侵蝕 機能 。錯誤謬誤是在熱加工時輕易 發(fā)生 熱脆，銅含量跨越 0.5%塑性顯著下降 。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響。武鋼用年夜 冶礦石所煉的鋼，常常 含有銅。

⑿鋁（Al）：鋁是鋼中經(jīng)常使用 的脫氧劑。鋼中到場 少許 的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗侵蝕 機能 ，鋁與鉻、硅適用 ，可顯著提高鋼的高溫不起皮機能 和耐高溫侵蝕 的能力。鋁的錯誤謬誤是影響鋼的熱加工機能 、焊接機能 和切削加工機能 。鋁在鋼中的感化 ：

①用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，按捺 低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時的韌性，特別是下降 了鋼的脆性改變 溫度；

②提高鋼的抗氧化機能 。曾對鐵鋁合金的抗氧化性進行了較多的研究；4％AI便可 改變氧化皮的布局，到場 6％A1可以使 鋼在980C以下具有抗氧化性。當鋁和鉻配歸并 用時，其抗氧化機能 有更年夜 的提高。例如，含鐵50％一55％、鉻30％一35％、鋁10％一15％的合金，在1400C高溫時，仍具有相當好的抗氧化性。由于鋁的這一感化 ，最近幾年來，常把鋁作為合金元素到場 耐熱鋼中；

③另外 ，鋁還能提高對硫化氫和V2O5的抗侵蝕 性。

錯誤謬誤：

①脫氧時如用鋁量過量 ，將增進 鋼的石墨化偏向 ；

②當含鋁較高時．其高溫強度和韌性較低。

⒀擠壓模具的鈷（Co）：鈷是罕見 的珍貴 金屬，多用于非凡 鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。

⒁擠壓模具的稀土（Xt）：稀土元素是指元素周期表華夏 子序數(shù)為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習慣上稱稀土。鋼中到場 稀土，可以改變鋼中同化 物的構成 、形態(tài)、散布 和性質，從而改善了鋼的各類 機能 ，如韌性、焊接性，冷加工機能 。在犁鏵鋼中到場 稀土，可提高耐磨性。

總之鋁材擠壓模具鋼材的化學成份的搭配特別很是主要 也很關頭。是以 在鋁型材擠壓模具的設計時留意 選材

模具鋼化學成份 的檢測

1、碳硫元素的檢測：LC-CS3系列高速碳硫剖析 儀，LC-CS5系列高速碳硫剖析 儀，LC-CS6系列高速碳硫剖析 儀，LC-8A型電腦高速碳硫剖析 儀

2、非碳硫元素的檢測：LC-BS系列智能多元素剖析 儀，LC-8B型電腦多元素剖析 儀

3、模具鋼全元素檢測：LC-8型電腦多元素聯(lián)測剖析 儀

做全剖析 或是指定元素的剖析 ，如C、S、Si、Mn、P、Cr、Mo、V、Ti、Ni、W等中的全數(shù)或幾項