模具钢材中合金元素的作用介绍
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作者:东启特钢
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发布时间: 2020-10-07
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碳的作用
碳对钢的强度、韧性和耐磨性有重要影响。热作模具钢含碳量增加，强度、硬度和耐磨性提高，但塑性和韧性下降。对于冷作模具钢，抗弯强度和耐磨性随着碳含量的增加而增加；碳含量降低，但韧性增加，抗弯强度和耐磨性降低。因此，耐冲击高韧性冷加工模具钢的含碳量为0.5%-0.7%，高耐磨性模具钢的含碳量为1.2%-2.3%。碳可以提高钢的淬透性；然而，随着碳含量的增加，钢的耐腐蚀性降低，可焊性和冷成型性变差
碳的作用
碳对钢的强度、韧性和耐磨性有重要影响。热作模具钢含碳量增加，强度、硬度和耐磨性提高，但塑性和韧性下降。对于冷作模具钢，抗弯强度和耐磨性随着碳含量的增加而增加；碳含量降低，但韧性增加，抗弯强度和耐磨性降低。因此，耐冲击高韧性冷加工模具钢的含碳量为0.5%-0.7%，高耐磨性模具钢的含碳量为1.2%-2.3%。碳可以提高钢的淬透性；然而，随着碳含量的增加，钢的耐腐蚀性降低，可焊性和冷成型性变差。
铬和铬的作用
铬提高了钢的耐腐蚀性和抗氧化性；增加淬透性，产生二次硬化效应，形成特殊碳化物，提高耐磨性，特别是提高钢的使用性能而不损害其工艺性能；铬还提高了钢的高温强度，所以铬是冷加工、热加工和塑料模具钢的基本元素。
莫和莫的角色
钼提高了钢的二次硬化能力、高温强度和抗蠕变性；提高抗过热敏感性、淬透性和强韧性，同时抑制钢的回火脆性；提高耐腐蚀塑料模具钢的耐腐蚀性，特别是在氧化物介质中的耐腐蚀性；但是增加了脱碳的倾向。
钨的作用
钨对钼的作用相似，在工模具钢中形成坚硬稳定的碳化物，提高调质钢的红色硬度，钨对钢的耐磨性和抗过热敏感性的影响优于钼，但随着钨含量的增加，钢的韧性明显降低。目前，钼倾向于代替钨来提高韧性。
钒的作用
钒强烈细化晶粒，强烈提高耐磨性和二次硬化能力，提高抗过热敏感性；但是过量的钒含量会明显恶化钢的可锻性和磨削性能，所以钢中的钒含量一般在0.2%-2%左右。
镍和镍的作用
镍是唯一一种不仅能提高钢的强度和淬透性，还能提高韧性的元素，但对耐磨性和二次硬化性能没有贡献，而且明显恶化了工艺性能(可锻性、软化性和可加工性)。因此很少用于冷加工模具钢，而是在大截面热加工模具钢和塑料模具钢中加入少量镍，以提高其淬透性和韧性。
锰和锰的作用
锰大大提高了淬透性，降低了Ms点，增加了淬火钢中残余奥氏体的量，从而减少了淬火后的尺寸变形。因此，锰是气淬微变形冷加工模具钢的基本成分，也是高碳奥氏体无磁模具钢的主要合金元素。由于锰加剧回火脆性和过热敏感性，应与Cr、Mo、V结合；因此，它在具有抗冲击性和高韧性的冷加工模具钢中的含量是有限的(锰≤0.6%-0.8%)。
硅的作用
硅可以显著提高钢的抗变形性、抗冲击疲劳性、回火稳定性和抗氧化性，但也降低了钢的塑性和韧性，在一定程度上增加了脱碳倾向。在传统的冲击钢中，硅含量为0.5%-2.0%。当硅含量高时，在加热和保温过程中，很容易导致钢中碳的石墨化。
钴和钴的作用
钴可以提高高速钢的二次硬化效果，即提高红硬性；显著提高含镍马氏体时效钢的强度和韧性，使其具有良好的综合力学性能；钴提高耐热钢和热加工模具钢的耐热性和热强度。
硫的作用
硫是钢中的有害元素。当硫与铁结合形成FeS和锰形成MnS时，会增加钢的热脆性，降低钢的强度和韧性。然而，钢中硫的存在改善了钢的可加工性。因此开发含硫易切削钢。随着硫和锰含量的增加，形成了更多的硫化锰，改善了钢的可加工性。
磷的作用
磷是钢中的有害元素，它增加了钢的脆性，尤其是低温脆性(冷脆性)，也提高了钢回火脆性的敏感性。当磷和锰共存时，回火脆性发生在高温回火范围内。然而磷可以提高钢的强度和耐蚀性，因此开发了含磷低合金钢和含磷钢轨钢来提高其耐蚀性、耐磨性和耐压性。
