铌在模具钢中的应用.pdf

2004年第2期酒钢科技43

铌在模具钢中的应用
刘建华马党参陈再枝陈鹰

辊至少提高2O％。
1引言对于要求高耐磨性、高疲劳强度的冷
作模具钢一般选用莱氏体铬钢。最近开发
钢的微合金化是冶金领域高新技术之了一种新型冷作模具钢BohlerK340．其化

一
。微合金化技术的应用，以晶粒细化强化学成分为1．1％C、8．3％Cr、2．1％Mo、0．5％V、
最为重要。模具钢受服役条件的限制，对钢1％A1和1．O％Nb。由于它的弥散碳化物的
材的强韧性要求较高，晶粒的细化和强化分布，使钢材具有良好的韧性．减少了工具
以及控制碳化物的弥散析出是提高模具钢的损坏．该钢的冲击韧性比12％Cr钢高出
性能的重要手段。铌是微合金化的主要合几乎3倍，另外还具有高硬度和较好的抗
金化元素之一，其在钢中的作用和应用被软化性能，可进行氮化等表面处理．良好的
许多钢种所证实，近年来含铌模具钢新钢耐磨性、电火花加工性及低粗糙度．该钢保
种已发展到各个领域并取得较好的成效。证了许多用途所需要的良好性能。
本文分别从冷作模具钢、热作模具钢和塑为提高模具的综合性能．兼顾冷、热作
料模具钢等几方面，介绍铌在模具钢中的模具钢的优点，国内外开发出一批改型的
应用M2高速钢系列钢种，并用O．O7％Nb微合
金化，主要用于加工镍合金或钛合金．性能
2铌在冷作模具钢中的应用比高合金牌号M42或含9％～10％C。的T4
2钢好。
冷作模具钢用于金属或非金属材料的65Cr4W3M02VNb钢f代号65Nb)是国
冲裁、拉伸、弯曲、冷挤、冷镦、滚丝、压弯等内研制的一种含Nb冷作模具钢．它是以
工序，要求模具具有高强度、高耐磨性和足W6M05Cr4V2高速钢为母体．在其淬火基
够的韧性，以保证相当的耐用度。为了保证体成分基础上适当增加含碳量并用少量铌
模具有高硬度和高耐磨性，冷作模具钢的(O．25％～O．35％Nb1微合金化的一种改型基
含碳量一般在0．6％以上。体钢。该钢利用NbC在钢中的溶解温度比
为了获得高的表面硬度和淬硬硬度，VC(1050~C)高，大约1150~C以上开始溶解，
用约O．1O％Nb微合舍化，可以保证在并且还能部分溶解在Cr、W、Mo等的碳化
1000~C的固溶温度下，还有稳定的碳化物物中，提高其稳定性，显著细化晶粒，降低
存在，由此改善了淬透性，减少了残余奥氏淬火基体中的溶碳量，大大恢复了由于碳
体量．减少了由于剥落而导致的损坏，这些含量高而受损的基体韧性。该钢淬火后回
微合氽化冷轧辊的性能比未经微合会化的火时以MC和M2C型碳化物弥散析出。促

2004年第2期

成强烈的二次硬化效果，65Nb钢的韧性比QDH是日本最近开发的含Nb热作模
母体高速钢W6M05Cr4V2和高碳高铬钢具钢．较之H13钢具有更高的高温硬度、
都有大幅度提高，见表1。在单位压力低于抗软化能力和冷、热疲劳抗力，其冲击韧性
2450MPa的冷挤、冷镦模具上应用时．使亦稍高于Hl3钢。
用寿命比高速钢和高碳高铬钢成倍提高。在加工重有色金属如铜时，往往需要
加铌还可以改善钢的工艺性能．使锻造时使用高合金化的热作模具钢。在这类钢中．
的变形抗力减小．退火时易于球化，热处理B0hlerw335采用了Nb微合金化技术．其
加热温度范围宽，操作方便易于掌握。化学成分见表2．由于该钢中加入了Nb．
65Nb钢在我国已大量推广应用．并列入我故可以在高达1080~C温度下进行奥氏体
国合金工具钢标准GBl299—2O00。化，从而保证了高于600oC下使用的优良
的热强性。
3铌在热作模具钢中的应用CarpenterTechnology报道过．为挤压
汽车阀“Thermowear”具有比更高合金的
热作模具钢用于制造将加热到再结晶AISIHI9钢高出一倍的寿命．加Nb到
温度以上的金属或金属液压制成工件的模“Thermowear”中是为了形成耐磨碳化物．
具，如热锻模、热镦模、热挤压模、压铸模和该钢加热到1l00cI二的奥氏体化温度．晶粒
高速成形模等。不粗化。
模具长时间在反复、急冷急热条件下为了尺寸稳定性、抗氧化性、近终形及
服役．温度一般在300～700％之间．要求能取消随后的热处理，温锻比淬火回火钢更
稳定的保持各种力学性能，特别是热强性、获得承认。
热疲劳性能和韧性。为了适应压力~Ju-r新工艺、新设备对
在国外的文献中．有关含Nb的热作模具钢在强韧性和热稳定性方面更高的要
模具钢的介绍较多。研究了SKD6中添加求，国内研制了不少新型含Nb热作模具
铌对显微组织和硬度的影响。发现添加Nb钢，其合金成分见表2，3Cr3M03VNbfHM31
形成NbC．可钉扎品界以提高韧性和细化是在25Cr3MO3VNb钢和国外35Cr3Mo3V
初始奥氏体晶粒。与通常不含Nb的钢