我国提高模具钢冶金质量的若干途径

随着近年来科技的发展，技术在模具行业的应用也在不断完善。企业一直致力于研究提高模具钢冶金质量的方法。经过多年的艰苦探索，目前，国内外主要冶金生产部门主要在以下几个方面致力于提高模具钢的冶金质量:

1.冶炼质量对于优质模具钢，国内外广泛采用炉外精炼、真空处理、真空熔炼、喷粉处理、电渣重熔等技术，降低钢中有害元素、氧、氢和夹杂物的含量，微调化学成分和浇注温度。电渣重熔还能有效改善钢的组织和密度，提高模具钢的各向同性。国内部分工厂的试验表明，电弧炉生产的4Cr5MoSiV1钢的横向冲击韧性仅为纵向的31%，电渣重熔后4Cr5MoSiV1钢的横向冲击韧性可达纵向的70%，提高了一倍多。对于有特殊要求的模具钢，采用粉末冶金工艺生产的粉末高速钢和粉末高合金模具钢能更好地改善钢的组织和性能。

2.锻造和轧制工艺在保证一定锻造比的基础上，尽可能采用镦拔锻造和交叉轧制工艺，以提高模具材料的各向同性。为了减少加工余量，提高材料利用率，广泛采用精锻机、快锻液压机和高精度连轧机提供高精度钢材，以满足模具制造的需要。

3.对于热处理和精锻轧制材料，应采用控制气氛或真空热处理，以避免氧化脱碳。一些塑料模具钢和热加工模具钢应由冶金部门进行预硬化。一些要求较高的热作模具材料，冶金部门应提前进行细化，消除钢中粗大碳化物和链状碳化物，获得细小均匀分布的碳化物组织，从而进一步提高钢的各项性能，特别是各向同性。据国外一些报道，一些热作模具钢经过电渣重熔-多向锻造(轧制)-组织细化处理，生产出高质量、高各向同性的模具钢，其横向冲击韧性可相当于纵向冲击韧性的90%以上。很多钢厂都为这种工艺生产的钢材命名了商品品牌，比如奥地利博乐钢厂的ISODISC日本日立金属公司的各向同性，日本高频钢铁公司的MICROFINE等。国内很多冶金生产部门也在做这项工作。此外，考虑到钢的各个部分的冶金质量，应注意使模具的主要工作面(如型腔或叶片)靠近钢的表面位置。因为在正常情况下，钢的表面是钢的比较干净的部分，而钢的核心是钢的低倍缺陷集中的区域；特别是在大断面莱氏体钢中，中心钢中共晶碳化物的不均匀性比表面钢高2 ~ 3级。另外，**选择模具主要承载的方向与钢的变形方向一致，以减少钢的各向异性对模具的不利影响。

4.导热系数导热系数也是模具钢的主要性能指标之一，尤其是一些热作模具钢和塑料模具钢。导热性好的模具钢可以快速传递加工中产生的热量和被加工工件的热量，避免模具工作面过热，改善模具的工作条件。对于一些用于形成热塑性塑料的模具和一些压铸模具，为了加快生产节奏，希望快速冷却和脱模压制的工件以提高生产率。为了解决这个问题，有时会选择一些导热性比钢好的模具材料，如高强度铜合金和高强度铝合金。

5.精炼材料和产品为了缩短模具的制造周期，模具制造部门在采购模具钢时，应尽可能选择精炼材料和产品，如经过去皮、冷拉或研磨的优质钢，以及经过粗加工、精加工甚至精加工淬火和回火的模块。模具制造部门可以利用这些精细的材料和产品，稍加加工后与标准模架组装使用。冶金工厂由于前期精矿和产品大量高效生产，不仅能有效缩短模具制造周期，满足模具使用部门的需求，还能降低生产成本，提高材料利用率。

合理选择模具钢时应考虑的其他因素，根据模具的使用条件和要求，除上述因素外，特别是模具钢的主要性能必须与模具的使用条件相适应，还应考虑模具钢的价格和通用性。正常情况下，当生产大量工件，模具尺寸较小时，模具钢在模具制造成本中所占的份额很小，而且模具钢的价格也不能作为主要考虑指标，可以尝试选择更先进适用的模具钢。对于形状简单的大型或特大型模具，由于模具钢的成本在模具总成本中会占很大的份额，我们可以根据生产的工件批次选择价格较低的模具钢，或者对于模体选择价格较低的模具钢，在模具的关键工作部位，如型腔或刃口处插入或焊接先进的模具钢，既能延长模具的使用寿命，又能降低材料成本。模具钢的通用性也是选择模具钢时必须考虑的因素。一般钢模用量不大，品种规格多。为了便于在市场上采购和准备材料，应考虑材料的普遍性。除特殊要求外，应尽可能使用批量生产的通用模具钢。由于通用模具钢的技术比较成熟，积累的生产技术和使用经验也比较多，性能数据也比较齐全，便于在设计制造过程中参考。此外，通用模具钢的选择可以方便采购、备料和材料管理。