Desde la década de 1960, con el apoyo de los ministerios y comisiones nacionales pertinentes, los trabajadores científicos y tecnológicos chinos han desarrollado muchos nuevos aceros para moldes de acuerdo con las condiciones nacionales, algunos de los cuales han sido bien recibidos por los fabricantes y usuarios de moldes. Durante este período, también se introdujeron algunos grados extranjeros de acero general, algunos de los cuales pasaron las pruebas de producción y lograron buenos resultados. Para algunos aceros para matrices para trabajos en frío y aceros para matrices para trabajos en caliente con buenos efectos de aplicación, los departamentos pertinentes también han organizado estudios de pruebas comparativas de rendimiento y han presentado sugerencias para la selección. Para satisfacer las necesidades de moldes de larga duración y alta resistencia al desgaste, el carburo cementado de China se desarrolló rápidamente a fines de la década de 1950. Al mismo tiempo, se desarrolló una variedad de carburo cementado aglutinado con acero para su uso como moldes y logró buenos resultados. resultados.
Este artículo se divide en seis partes: acero para moldes para trabajo en frío, acero para moldes para trabajo en caliente, acero para moldes de plástico, carburo y carburo aglomerado con acero, tratamiento térmico para moldes, perspectivas y sugerencias.
Acero para matrices para trabajos en frío
En la actualidad, los aceros para matrices para trabajos en frío comúnmente utilizados en China siguen siendo tipos de acero antiguos, como el acero para herramientas de baja aleación CrWMn, el acero para herramientas con alto contenido de carbono y cromo Cr12MoV. y Cr12. El acero CrWMn tiene una templabilidad y resistencia al desgaste adecuadas y tiene una pequeña deformación por tratamiento térmico. Sin embargo, después de la forja, la velocidad de enfriamiento debe controlarse estrictamente y se debe utilizar un tratamiento térmico adecuado para distribuir los carburos en la matriz en partículas finas y uniformes, de lo contrario, es fácil formar carburos en red, lo que provoca que el molde se astille y agriete durante el proceso. usar. El acero para herramientas con alto contenido de carbono y cromo tiene una alta resistencia al desgaste, pero una segregación grave de carburo conduce a una disminución en la direccionalidad de la deformación y en la resistencia y tenacidad. Molestar repetidamente puede mejorar el grado de segregación hasta cierto punto.
En 1981, China introdujo el acero para herramientas D2 (Cr12Mo1V1), con alto contenido de carbono y cromo, aceptado internacionalmente. En comparación con el acero Cr12MoV, la segregación de carburos del acero D2 mejora ligeramente, la resistencia y la tenacidad mejoran ligeramente y la vida útil del molde del acero D2 también mejora hasta cierto punto. El acero de alta velocidad (principalmente W6Mo5Cr4V2 y W18Cr4V) tiene una alta resistencia al desgaste y se usa a menudo para fabricar moldes, pero su tenacidad no puede satisfacer las necesidades de moldes grandes y complejos con grandes cargas de impacto.
Para mejorar la resistencia y tenacidad de este tipo de acero, China ha desarrollado algunos nuevos aceros para matrices para trabajo en frío, como:
1 Acero para matrices para trabajo en frío de baja aleación
Las características principales de este acero son buena artesanía, baja temperatura de enfriamiento, pequeña deformación por tratamiento térmico, buena resistencia y tenacidad y adecuada resistencia al desgaste. Como GD (6CrMnNiMoVSi), 7CrSiMnMoV (denominado ch), acero DS, etc. El acero GD se utiliza para fabricar moldes en frío que son fáciles de astillar y romper y que tienen una larga vida útil. La composición del acero CH es la misma que la del acero japonés SX105V. Es un acero endurecido a la llama que se utiliza habitualmente para fabricar piezas de moldes para automóviles y otras líneas de producción. Durante el enfriamiento con llama, la superficie de corte del borde del molde se calienta y hay una matriz de alta tenacidad como revestimiento debajo de la capa endurecida, por lo que el molde tiene una larga vida útil. El acero DS es un tipo de acero para matrices de impacto para trabajo en frío y su tenacidad al impacto es significativamente mejor que la del acero para herramientas 6CrW2Si comúnmente utilizado para hojas de alta tenacidad.
2 Acero de matriz
El acero de matriz generalmente se refiere a acero con la misma composición química que la matriz en la estructura de enfriamiento del acero de alta velocidad. A principios de la década de 1970, Estados Unidos y Japón estudiaron aceros base equivalentes a los aceros base M2 y M36 de alta velocidad, con grados VascoMA, VascoMatrixI y MOD2, pero no se utilizaron ampliamente. Algunos aceros base se han desarrollado en China, como 65Cr4W3Mo2VNb (65Nb para abreviar), 65W8Cr4VTi (lm 1 para abreviar), 65 Cr 5 mo 2 wsvi ti (LM2 para abreviar), etc. Las características principales de estos aceros de matriz son que el contenido de carbono es ligeramente mayor que el de la matriz para aumentar el contenido de carburo primario y mejorar la resistencia al desgaste, y se agrega una pequeña cantidad de elementos formadores de carburo fuertes, niobio o titanio, para formar aceros relativamente estables. Carburos para evitar el enfriamiento y el calentamiento. Cuando el grano crece, se mejora el rendimiento del proceso del acero.
Este tipo de acero base se ha utilizado ampliamente en la fabricación de extrusión en frío, estampado en frío de placas gruesas, estampación en frío y otros moldes. , especialmente indicado para moldes grandes y complejos para materiales difíciles de deformar, pudiendo utilizarse también como moldes de extrusión en caliente para metales ferrosos.
Acero para matrices para trabajos en frío de alta tenacidad y resistente al desgaste
Para mejorar la segregación de carburo del acero para matrices para trabajos en frío Cr12, mejorar la tenacidad y mejorar aún más la resistencia al desgaste, mi país tiene Realicé mucho trabajo de investigación y desarrollé muchos tipos de acero nuevos, como acero ld, ER5, GM, etc. En estos aceros, el contenido de cromo se reduce adecuadamente para mejorar la segregación de carburos, y el contenido de tungsteno, molibdeno y vanadio se incrementa para aumentar la capacidad de endurecimiento secundario y mejorar la resistencia al desgaste. En comparación con el acero para matrices para trabajo en frío Cr12, se mejora la segregación de carburo de este acero y se mejora la tenacidad. Este tipo de acero tiene mejor resistencia al desgaste que el acero para troqueles de trabajo en frío Cr12, por lo que el molde fabricado tiene una vida útil más larga y es más adecuado para punzones de alta velocidad y punzones de estaciones múltiples.
Acero para matrices para trabajos en caliente
Los aceros para matrices para trabajos en caliente comúnmente utilizados en China incluyen el acero 5CrMnMo, 5CrNiMo y 3Cr2W8V.
El acero 5CrNiMo se utiliza principalmente para troqueles de forja de tamaño grande y mediano. Sin embargo, su templabilidad y estabilidad de revenido no son lo suficientemente altas y su rendimiento no puede cumplir con los requisitos de las matrices de forja de sección grande. El acero 3Cr2W8V se utiliza ampliamente como matrices de extrusión en caliente para metales ferrosos y no ferrosos y matrices de fundición a presión para aleaciones de cobre y aluminio. Este tipo de acero tiene una alta estabilidad térmica y se puede utilizar a temperaturas de hasta 650 °C. Sin embargo, el acero para matrices para trabajo en caliente a base de tungsteno tiene una baja conductividad térmica y una pobre resistencia a la fatiga térmica.
A principios de la década de 1980, mi país introdujo en el extranjero el acero para troqueles para trabajo en caliente H13 (4Cr5MoSiV1) ordinario a base de cromo, que tiene buenas propiedades de fatiga térmica y en frío. Cuando la temperatura de funcionamiento no supera los 600 °C, al reemplazar el acero 3Cr2W8V, la vida útil del molde mejora considerablemente, por lo que el acero H13 se promueve y aplica rápidamente.
Para cumplir con los requisitos más altos de la nueva tecnología y equipos de procesamiento a presión para acero para moldes en términos de resistencia, tenacidad y estabilidad térmica, mi país ha desarrollado muchos nuevos aceros para moldes para trabajo en caliente, que incluyen principalmente:
1 Acero para matrices de forja en caliente
En la década de 1980, en respuesta al problema de que la templabilidad del acero 5CrNiMo no podía cumplir con los requisitos para el uso de matrices de forja de martillo de sección grande, y el servicio La temperatura no superó los 500°C, el acero se utilizó en el país y en el extranjero. Los resultados de la investigación muestran que el acero 5CrNiMoV extranjero tiene mayores contenidos de Cr, Ni y Mo que el acero 5CrNiMo nacional, y contiene una pequeña cantidad de V, por lo que su templabilidad y estabilidad de revenido son mayores que los del acero 5CrNiMoV nacional. Se recomienda utilizar acero 5crnimov para fabricar matrices de forja de martillo de alta resistencia, grandes y complejas.
Nuestro país también ha desarrollado aceros para troqueles de forja en caliente de gran sección 5Cr2NiMoVSi y 45Cr2NiMoVSi, y han sido ampliamente utilizados. En comparación con el acero 5CrNiMo, estos aceros tienen un contenido de carbono ligeramente menor, un mayor contenido de Cr y Mo y cantidades apropiadas de V y Si, por lo que tienen mayor templabilidad y estabilidad térmica. En comparación con el acero 5Cr2NiMoVSi, el acero 45Cr2NiMoVSi tiene un contenido de carbono y silicio ligeramente menor y es más adecuado para matrices de forja con martillo. Este tipo de acero se utiliza para fabricar troqueles de forja para prensas mecánicas de más de 4.000 toneladas y martillos de forja de más de 3 toneladas. Su vida útil es entre 0,5 y 1,5 veces mayor que la del 5CrNiMoV y el 5crnimov. El acero 3Cr2MoWVNi también es un acero para forjado en caliente desarrollado en mi país y tiene una larga vida útil.
2 Acero para troqueles de extrusión en caliente
H13 es un acero para troqueles para trabajo en caliente ampliamente utilizado en el país y en el extranjero. Su temperatura de uso no supera los 600? c. Tiene buenas propiedades de fatiga térmica y en frío y tiene una larga vida útil cuando se utiliza como moldes de extrusión en caliente y moldes de fundición a presión de aleaciones de aluminio. El efecto de tamaño del acero H13 es mayor. Para mejorar su efecto de tamaño y reducir la segregación de la composición de Cr y Mo, en el extranjero se utilizan el refinado fuera del horno, el recocido por difusión a alta temperatura y la forja isotrópica, y procesos como la refundición de electroescoria se utilizan principalmente en China.
Mi país ha desarrollado muchos aceros para matrices para trabajos en caliente con buena resistencia, tenacidad y alta estabilidad térmica. Algunos aceros se desarrollan a base de acero extranjero a base de molibdeno 3Cr3Mo3V y acero a base de cromo H13, y tienen ciertas características en la aleación, como HMI (3Cr3Mo3W2V), TM (4Cr3Mo2WMnVNb), Y4 (4Cr3Mo2MnVB), y 10 (4c r5 mes 2 SIF 1). Estos aceros tienen una alta estabilidad térmica en condiciones de buena resistencia y tenacidad y se utilizan para fabricar matrices de extrusión en caliente, matrices de forja de precisión, matrices de fundición a presión de metales no ferrosos, etc. , el efecto de uso es bueno.
Los departamentos pertinentes de mi país organizaron algunas unidades de investigación y usuarios para seleccionar 27 tipos de acero para troqueles para trabajos en caliente que se han aplicado y desarrollado recientemente en el país y en el extranjero, y probaron y probaron sus propiedades mecánicas básicas y propiedades de proceso. y usabilidad, en comparación, se proponen estándares de selección de materiales para varios tipos de moldes para trabajo en caliente.
Acero para moldes de plástico
El valor de producción de los moldes de plástico ocupa el primer lugar en el valor de producción total de la industria del molde. China no tenía acero especial para moldes de plástico. En los últimos años, si bien mi país ha introducido acero para moldes de plástico procedente del extranjero, también ha desarrollado algunos aceros especiales nuevos para moldes de plástico.
1 Acero para moldes de plástico pretemplado
Este acero se forja completamente en una planta siderúrgica y se transforma en módulos. Después de precalentarlo a la dureza requerida (generalmente preendurecido a 30~35RHC), los usuarios pueden utilizarlo para fabricar moldes. El P20 (es decir, 3Cr2Mo) es el acero para moldes de plástico preendurecido más utilizado en el extranjero. Se ha incluido en las normas de acero para herramientas de aleación de mi país y se ha utilizado ampliamente en algunas fábricas de mi país desde la década de 1980. 718 es un acero P20 modificado producido en Suecia, con mayor templabilidad que el P20. Después del templado y revenido, la dureza se puede mantener uniformemente en grandes secciones transversales y también se usa ampliamente en China.
2 Acero pretemplado de fácil corte
Para mejorar la maquinabilidad del acero para moldes de plástico pretemplado se pueden añadir elementos de fácil corte. Estados Unidos, Japón y Alemania han desarrollado algunos aceros preendurecidos de mecanizado libre. Los aceros pretemplados de fácil mecanización extranjeros son principalmente de la serie S, y también hay series S-Se y Ca. Pero el Se es más caro. El acero de mecanización libre de la serie S tiene mayor anisotropía y cuanto mayor es la sección transversal, más grave es la segregación de sulfuros.
En China se han desarrollado algunos aceros para moldes de plástico preendurecidos y de fácil corte que contienen azufre, como el 8Cr2MnWMoVS (8Cr2S) y el acero para moldes de plástico compuesto S-Ca de fácil corte 5CrNiMnMoVSCa (5NiSCa). El acero 5NiSCa adopta un sistema de corte libre compuesto S-Ca y tecnología de metalurgia por pulverización, que mejora la morfología y distribución de los sulfuros y aumenta la anisotropía del acero. La distribución de los sulfuros sigue siendo relativamente uniforme en secciones transversales grandes. El acero 5NiSCa tiene alta templabilidad y pulido espejo. Cuando la dureza del molde es de 35 ~ 45 horas RC, se puede procesar sin problemas.
3 Acero para moldes de plástico no templado y revenido
Este tipo de acero puede alcanzar una predureza después de forjado y laminado sin programar el tratamiento, lo que resulta beneficioso para ahorrar energía, reducir costes y acortando el ciclo de producción. Este tipo de acero desarrollado en mi país incluye: acero bainita de medio carbono, manganeso, boro, enfriado por aire, que se puede utilizar para fabricar moldes de plástico y moldes de caucho, acero para moldes de plástico templado y no templado 2Mn2CrVTiSCaRe (FT), que agrega S, Ca. , y Re como elementos de fácil corte El rendimiento de corte es mejor que el del acero compuesto S-Ca de bajo carbono. MnMoVB es un acero para moldes de plástico bainítico de sección grande no templado y revenido (B30), en el que. Se añaden S y Ca como elementos de libre mecanización. La producción de prueba industrial muestra que la dureza de la losa de 400 mm de espesor después del laminado en caliente y el enfriamiento por aire se distribuye uniformemente a lo largo de la sección transversal.
4 Acero endurecido por envejecimiento
China ha desarrollado varios aceros endurecidos por envejecimiento con bajo contenido de níquel. Estos aceros se mecanizan después de templar y revenir, y luego se endurecen mediante la precipitación de compuestos intermetálicos, lo que da como resultado una deformación mínima después del tratamiento térmico. El acero endurecido por envejecimiento es adecuado para fabricar moldes de plástico de alta precisión y moldes de plástico transparente.
Este tipo de acero incluye 25CrNi3MoAl, 10Ni3Mn2AlCu (PMS) y 06Ni6CrMoVTiAl. Después del templado y revenido, estos aceros tienen una dureza de 20~30HRC, que puede mecanizarse y luego envejecerse hasta una dureza de 38~42HRC.
5 Acero para moldes de plástico resistente a la corrosión
Cuando los productos plásticos están hechos de plásticos químicamente corrosivos, el molde debe ser resistente a la corrosión. Los moldes generalmente utilizan acero resistente a la corrosión, que también requiere una buena resistencia al desgaste. Los grados de acero más utilizados son 4Cr13 (420), 9Cr18 y 17-4PH. PCR (0Cr16Ni4Cu3Nb) es un acero para moldes de plástico resistente a la corrosión desarrollado en mi país. Tiene buenas propiedades mecánicas integrales y resistencia a la corrosión.
Carburo cementado y carburo aglomerado con acero
El carburo cementado es un material compuesto obtenido de pulvimetalurgia. El carburo tiene alta dureza, buena resistencia al desgaste, alto módulo elástico y alta temperatura de trabajo. Utilizado para fabricar algunos moldes, la vida útil del molde se puede aumentar varias veces o incluso decenas de veces. Sin embargo, el carburo cementado es relativamente frágil, tiene poca resistencia a la flexión y tenacidad y no se puede procesar. Como material de molde, el carburo cementado se utiliza principalmente en troqueles de trefilado, extrusión en frío y troqueles de estampado en frío con una fuerza de impacto muy pequeña.
En la actualidad, nuestro país ha podido producir diversas marcas de carburo cementado, que básicamente pueden satisfacer las necesidades del mercado interno.
Con el fin de satisfacer las necesidades de fabricación de microtaladros para taladrar placas de circuitos integrados, pines de impresión matricial para ordenadores, moldes de precisión, etc. En los últimos años, muchos países han desarrollado algunos carburos cementados microcristalinos (granos de WC de menos de 1 micra) y de grano ultrafino (granos de WC de menos de 0,6 micras). En el carburo cementado tradicional, el tamaño del grano de WC es de 1,3 ~ 1,5 micrones. El carburo cementado de grano ultrafino compensa muchas deficiencias del carburo cementado convencional, amplía su alcance de aplicación y ha logrado buenos resultados en la fabricación de moldes resistentes al desgaste y a los impactos. Algunos institutos de investigación y fábricas de carburo cementado de nuestro país han desarrollado varias marcas de carburo cementado microcristalino y carburo cementado de grano ultrafino. En la actualidad, el desarrollo de carburo cementado de grano ultrafino de alto rendimiento sigue siendo un punto importante en la investigación del carburo cementado.
El carburo cementado aglomerado con acero es un material compuesto con carburo como fase dura y acero como fase de unión. El carburo cementado aglomerado con acero tiene buena resistencia al desgaste, su resistencia y tenacidad son generalmente más altas que las del carburo cementado y tiene algunas propiedades de proceso como tratamiento térmico, corte, ductilidad y soldabilidad. Los moldes son las principales áreas de aplicación del carburo de acero. Nuestro país comenzó a desarrollar este material en la década de 1960 y desarrolló diversos grados de carburo cementado con aglomerado de acero para su uso como carburo cementado con aglomerado de acero para moldes. La fase dura es principalmente TiC y WC, y la matriz de acero es principalmente acero Cr-Mo de baja aleación, acero para herramientas de aleación media-alta o acero de alta velocidad, como GT35, R5, D1, T1 de las series TiC y TLMW50, GJW50 y GJW de la serie WC. El carburo aglomerado con acero se ha utilizado para fabricar matrices de estampación en frío, matrices de extrusión, matrices de trefilado, matrices de punzonado, matrices de trefilado, matrices de estampación en caliente, etc.
El desarrollo de la tecnología de pulvimetalurgia y la aplicación del prensado isostático en caliente llevaron a la producción y el uso de acero de alta velocidad en polvo sin segregación en la década de 1970. Sus características principales son que su resistencia, tenacidad, capacidad de molienda, isotropía y procesabilidad del tratamiento térmico son mejores que las del acero de alta velocidad ordinario, y su vida útil es relativamente larga. En el futuro, esta tecnología se utilizará para producir acero para moldes en frío con alto contenido de carbono, alto contenido de vanadio y alta resistencia al desgaste que no se puede producir con tecnología convencional. Este tipo de acero tiene buen rendimiento de corte, rendimiento de rectificado y tenacidad, y la vida útil del molde fabricado es similar a la de algunos carburos cementados. Se han producido en el extranjero muchas marcas de acero para troquelado en frío pulvimetalúrgico altamente resistente al desgaste, pero hay muy pocos estudios nacionales.