如何选择正确钢材，让压铸模工作更高效？

前言

选择合适的钢材是压铸模具生死攸关的大事，如果钢材不对，模具损坏，一切努力都将白费。

章

1.压铸模具工作条件

2、对钢材性能的要求

3.钢铁简介

4、钢中其他元素的影响

5.压铸模具常用钢材

6.4Cr5 MoSiV 钢介绍

1.压铸模具工作条件

1.1. 压力高，可承受150MPa~500MPa的极高压力

1.2.耐高温（铝合金580~740）及耐交变温度（冷热）

1.3高速模具工作腔与以70m/s~150m/s的高速注入的金属熔液接触时，将产生严重的磨损。

1.4粘着型腔在液体金属的冲刷和浸蚀作用下，很容易使金属(特别是铝合金)粘附在模具型腔表面，甚至渗透到模具表面或与模具表面金属发生化学变化而腐蚀模具表面。

2、对钢材性能的要求

2.1、有较大的高温强度和韧性压铸模具在熔液压射时，由于高温、高压及热应力的作用，模具极易变形甚至开裂，因此要求模具材料在工作温度下应具有足够的高温强度和韧性，同时还要有较高的硬度（铝合金HRC42~48）。

2.2对钢性能的要求：优良的高温耐磨性、抗氧化性和抗回火稳定性。当高温熔融金属以较高的速度注入模具中，并在铸造后脱模时，会产生很大的摩擦作用。为保证模具的长期使用，模具在工作温度下应具有较高的耐磨性。大批量、连续长时间在一定温度下生产的压铸模具，应继续保持其较高的硬度，不应粘模或产生氧化皮。因此，模具还应具有良好的抗氧化性和回火稳定性。

2.3对钢性能的要求：热疲劳性能好。压铸模表面在高温下反复加热、冷却，不断膨胀、收缩，产生交变热应力。当这种应力超过模具材料的弹性极限时，就会产生反复的塑性变形，从而产生热疲劳。同时模具表面长期受到熔融金属的腐蚀和氧化，会逐渐出现细小的裂纹。在大多数情况下，热疲劳是决定压铸模寿命的最重要因素。

2.4对钢性能的要求：抗熔融损伤能力强。随着压铸机的大型化，压铸压力也不断提高，由低压20~30MPa提高到高压150500MPa。高温高压铸造会产生明显的熔融损伤，模具对此应有较大的抵抗能力。为此要求模具材料必须具有较大的高温强度，对熔融金属的亲和力要小，模具表面粗糙度要小，并附有适当的保护层如氧化模、氮化层等，不得有脱碳层。

2.5对钢的性能要求。淬硬性好，热处理变形小。无论用哪种方法进行热处理，都要获得均匀的硬度，因此要求有良好的淬硬性，特别是当先雕刻型腔再进行热处理时。应采用热处理变形小的材料。这对于大尺寸模具尤其重要。2.6对钢的性能要求

2.6良好的机械加工性和可磨削性。压铸模具型腔是通过切削加工制成的，因此模具材料应具有良好的机械加工性。必须指出的是，耐磨性好的材料一般机械加工性较差。许多模具钢都是如此。即使在退火状态下，基体部分仍然很硬。另外，硬质碳化物一般很难切削。为了获得较光滑的压铸件，要求模具型腔表面的粗糙度值较小，因此模具材料还应具有良好的抛光性能。

2.7对钢材性能的要求。材料内部组织均匀、无缺陷。模具材料组织应均匀、无缺陷、方向性少，否则不仅影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能，还会影响热处理变形。

3.钢铁简介

3.1 铁和钢是铁和碳的合金。

3.2 当碳含量(质量分数)不大于0.0218%时称为纯铁。

3.3纯铁塑性、韧性好，但强度、硬度较低（约HRC11，其硬度与现行人民币差不多）。含碳量在0.0218%~2.11%之间时称为钢。含碳量越高，硬度越大，但脆性也越大。

4、钢中其他元素的影响

4.1钢铁冶炼过程中有些元素不能完全去除，如碳、硫、磷等。

4.2冶炼过程中会带入一些元素，如硅、锰等。

4.3 根据特殊需要添加一些元素，如钨、铬、钒、钼、钛、镍、硼、铝、铜等。

4.4 钢中其他元素的影响

4.41碳；碳含量越高，钢的硬度越高，但塑性和韧性越低

4.42 硫：是钢中的有害杂质，含硫量高的钢在高温压力加工时，易产生脆性开裂，这通常称为热脆性。

4.43 磷；能显著降低钢的塑性和韧性，特别是在低温下更是如此。这种现象称为冷脆性。在优质钢中，必须严格控制硫和磷。但另一方面，低碳钢中硫、磷含量较高，可使钢容易切削和断裂，有利于改善钢的切削加工性。

4.44锰；能提高钢的强度，减弱和消除硫的不良影响，提高钢的淬硬性。含锰量较高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性等物理性能

4.45硅；能提高钢的硬度，但塑性和韧性下降。电工钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能

4.46钨：能提高钢的红硬性和耐热性，并能提高钢的耐磨性

4.47铬：能提高钢的淬硬性和耐磨性，并能提高钢的抗腐蚀性能和抗氧化性能

4.48钒能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度、韧性和耐磨性。当它在高温下熔入奥氏体中时，能增加钢的淬硬性；反之，当它以碳化物形式存在时，会降低其淬硬性。

4.49钼：能显著提高钢的淬透性和耐热性，防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力

4.10钛：能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性。在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀。

4.11镍：能提高钢的强度和韧性，提高淬透性，含量较高时能显著改变钢和合金的某些物理性能，提高钢的耐腐蚀性能。

4.12 硼:当钢中含有微量(0.001-0.005%)硼时,可使钢的淬硬性提高一倍。

4.13铝；能细化钢的晶粒组织，抑制低碳钢的时效，改善低温下的初始性能，也能提高钢的抗氧化性能和耐磨性。

4.14.铜:其突出的作用是提高普通低合金钢的耐大气腐蚀性能,特别是与磷配合使用时。

5 压铸模具常用钢材

显然，纯粹的钢是不能满足压铸模具要求的，需要采用合金钢，而且对合金成分也有要求，目前常用的压铸模具钢有：

日本（JIS）SKD61

日立DAC55

DHA1、DH31S来自日本大同

德国（DIN）2344

GS-2044 来自德国萨尔施塔特

美国H13（AISI）

奥地利百路驰W302

瑞典ASSAB 8407

6 4Cr5 MoSiN钢简介

4Cr5MoSiⅤ钢是空冷淬硬的热作模具钢；在中温条件下具有良好的韧性、热强度、热疲劳性能和一定的耐磨性；在较低的奥氏体化温度条件下空淬，热处理变形小，空淬时生成氧化铁皮的倾向小，能抗铝液的侵蚀。该钢通常用来制作铝铸件的压铸模。