鋁壓鑄鑄造模具用鋼的選材

鋁壓鑄鑄造模具用鋼的選材

       鋼作為現在最常用的壓鑄模具用鋼，其應用范圍也達到了一個相當的規模。其性能也得到了較好的展現，由于壓鑄條件的越發苛刻，對H13鋼種的改良也越發迫切。國內外對于H13鋼種的改良也從未停止。

       H13鋼對應的國內牌號為4Cr5MoSiV1，現在較為成熟的改良方向是：1）鋁壓鑄鑄造在鋼的成分方面，提高Mo的含量，降低Si和V的含量；2）在煉鋼工藝方面，盡量減少鋼中夾雜物的含量，提高鋼的純凈度；3）鋁壓鑄鑄造在鋼廠發貨之前增加超細化工藝，改善發貨時的組織狀態。

       早期的H13鋼（H13的成分范圍如下表所示）中Mo的含量在1.5%左右，鋁壓鑄鑄造的元素的加入顯著改善了鋼材的耐回火性能。提高Mo的含量是近期改良H13鋼的一個趨勢。H13鋼作為熱作模具鋼，其使用條件比較苛刻，在壓鑄過程中，模具需要承受高達數千噸的壓力，且鋁液溫度也比較高（遠高于H13的回火溫度）。所以對鋼材組織的要求也比較高，新的鋁壓鑄鑄造改善H13組織的方向為降低鋼中的夾雜物的含量。鋼中夾雜物大多與氧有關，所以降低鋼中的氧含量可以顯著降低夾雜物的含量。另外鋼中的S和P也是危害比較大的元素，所以優質的H13一般也會把脫硫和脫磷作為改良的標準。H13鋼在鋼廠中的發貨狀態一般都是球化退火態。但隨著壓鑄條件對鋼材性能要求的提高，在工藝上改進就顯得很有必要。最新的趨勢是在發貨前進行一次細化處理，得到回火索氏體組織。細化可以改善組織的均勻程度，促進合金元素溶入基體，改善組織中碳化物的形態。但是由于鋼廠在細化時采取的是整板冷卻的方式，所以鋁壓鑄鑄造只能采取水冷。這就會帶來另一個問題，那就是鋁壓鑄鑄造在水冷過程中會出現裂紋。因為水冷的方式比較劇烈，特別是在板材的四個角落和表面，有時候這種裂紋肉眼可見，但大多數情況下這種裂紋都會被表面的氧化皮覆蓋。這種板材在銑去黑皮后進行超聲探傷是很有必要的。