高强韧模具钢的优势

文/左其福·沈阳市嘉泰模具材料开发有限公司

高强韧模具钢的优势

文/左其福·沈阳市嘉泰模具材料开发有限公司

目前，锻造企业存在一定的困难，产品原料、钢材、电力、燃料、辅助材料、职工工资、福利等都在上涨（企业无法控制），产品成本逐步升高，而产品销售的价格很难上涨，有的还要下降，企业利润很低，一般在5%～10%之间，有的甚至微利或者面临停产。在这种状况下锻造企业要怎样降低潜在生产成本。

锻造企业想要降低成本，通过提高模具、工装的使用寿命是一种不错的方法。一般汽车、机械零部件精密锻造、挤压使用的模具寿命较短，每年消耗大量模具，经常因为更换模具造成停产，从而增加了生产成本。通常生产精密锻件所需模具的费用约占企业生产总成本的15%～25%，有的还要高些。如果能把模具的使用寿命提高一倍，即可把生产成本降低7.5%以上，如果提高两倍，生产成本可下降10%以上。

影响模具钢寿命的因素

模具使用寿命主要取决于模具钢的综合机械性能，尤其是模具钢的强度、硬度和韧性，以及机加工精度、热处理质量和工艺管理等。模具使用寿命短的主要原因是企业使用一般冶炼工艺生产的普通模具钢，如冷挤、冷锻企业常用的Cr12、Cr12MoV、T10、T8等，这种模具钢易裂，模具易报废；热锻、热挤、温锻企业以及有色金属挤压模具常采用的5CrMnMo、5CrNiMo、H13、3Cr2W8V等，这类模具钢强度低、硬度低、不耐磨、不耐用，尤其是在高温条件下，模具本身变软，强度、硬度大幅度下降，致使模具变形、压堆、开裂，早期损坏。

高强韧模具钢的特点

高强韧热作模具钢SRM和冷作模具钢SLM系列模具材料，是在总结了国内外多种优质模具钢的特性的基础上，避其不足，优化主导元素成分和含量，又增加了适量提高强度、韧性的元素，采用S·ESR精炼提纯精锻整体工艺制造的，主要包括以下特点。

⑴材质纯度高、杂质极少，如杂质硫（S）含量不大于0.003%,达到双“0”级，比国内外标准S≤0.03%纯净很多。

⑵组织均匀、致密、等向，达到高级优质状态，最大限度地发挥了强化模具钢的效应，提高了强度、韧性和耐磨耐用性，有效地提高了模具使用寿命。

⑶减少锻造企业使用模具钢的数量，降低了生产成本。

用H13制造的热作模具早期报废的原因，主要是热作模具在高温工况下，因模具本身升温而变软，其强度、硬度大幅下降，在锻造、挤压、冲压力作用下报废。高强韧热作模具钢SRM系列产品重点提高高温时模具的强度、硬度和耐磨耐用程度。表1为高强韧SRM-1热作模具钢与H13钢使用性能的对比。

从表1可以看出，SRM-1硬度高于H13钢9HRC，在高温600℃的工作环境下，SRM-1的抗拉强度比H13高89.3%；在高温700℃的工作环境下，SRM-1比H13高109%。

冷作模具钢在使用时报废的主要原因是开裂、崩边、崩角。产生开裂的主要原因是使用的原材料Cr12MoV、Cr12等韧性低。高强韧冷作模具钢如SLM-12是在保证一定硬度、耐磨性情况下，重点提高韧性，防止开裂，提高模具寿命。表2是高强韧SLM-12钢与Cr12MoV钢使用性能的对比。

■ 表1 高强韧SRM-1模具钢与H13钢使用性能对比

■ 表2 高强韧SLM-12钢与Cr12MoV钢使用性能对比

■ 表3 冷锻、冷挤压模具及辗压轴采用高强韧模具材料与Cr12MoV的对比

■ 表4 热锻、热挤压模具及辗压轴采用高强韧模具材料与H13的对比

图1 高强韧环形和方形模具钢

从表2可以看出，在硬度基本相等的情况下，SLM-12的冲击韧性是Cr12MoV的4倍，所以SLM-12制造的模具能够避免模具开裂，提高模具寿命。

性能对比

提高模具的使用寿命表面看很困难，实际上很简单，只需将原用的一般冶炼工艺生产的普通模具钢，改用精炼、提纯、精锻工艺生产的高强韧、高寿命模具钢就能达到提高模具寿命、降低成本的目的。采用高强韧SRM、SLM系列模具钢(如图1所示)，在不改变原来生产条件的前提下，就能提高模具使用寿命，每年能减少大量模具消耗，生产成本自然下降。冷锻、冷挤压模具及辗压轴采用高强韧模具材料与Cr12MoV的对比见表3，热锻、热挤压模具及辗压轴采用高强韧模具材料与H13的对比见表4。从材料性能和大量使用情况可以看出：

⑴采用SLM-11制造冷冲模具比Cr12、Cr12MoV提高模具使用寿命2～3倍，采用SLM-12制造大负荷精密冷挤压模具比Cr12、Cr12MoV提高模具使用寿命3～4倍。

⑵采用SRM-101制造曲轴、连杆、转向节等较大型热作模具和形状复杂的压铸模具，比H13、3Cr2W8V提高模具使用寿命2～3倍。采用SRM-102制造齿轮、轴承圈等复杂模具比H13、3Cr2W8V提高模具使用寿命3～4倍，其经济效果更明显。

⑶采用SRM-1制造万向节球笼和复杂温挤压件、热锻模具或制造剪切工具、辗压辊、有色金属挤压轴等，可比H13提高模具使用寿命4～6倍。

结束语

假定按照每个模具材料费占整个模具成本的30%，模具机械加工、热处理（有的需要外协）、安装调试和原料采购、管理费等占70%进行测算和分析，采用高强韧模具钢代替普通模具钢，能够数倍延长模具寿命，可节约模具材料费以及模具机加工、热处理等大量制造费，能连续生产，可提高生产产量，提高产品质量，有利于企业的持续发展。