高強韌模具鋼的優勢

文/左其福·沈陽市嘉泰模具材料開發有限公司

高強韌模具鋼的優勢

文/左其福·沈陽市嘉泰模具材料開發有限公司

目前，鍛造企業存在一定的困難，產品原料、鋼材、電力、燃料、輔助材料、職工工資、福利等都在上漲（企業無法控制），產品成本逐步升高，而產品銷售的價格很難上漲，有的還要下降，企業利潤很低，一般在5%～10%之間，有的甚至微利或者面臨停產。在這種狀況下鍛造企業要怎樣降低潛在生產成本。

鍛造企業想要降低成本，通過提高模具、工裝的使用壽命是一種不錯的方法。一般汽車、機械零部件精密鍛造、擠壓使用的模具壽命較短，每年消耗大量模具，經常因為更換模具造成停產，從而增加了生產成本。通常生產精密鍛件所需模具的費用約占企業生產總成本的15%～25%，有的還要高些。如果能把模具的使用壽命提高一倍，即可把生產成本降低7.5%以上，如果提高兩倍，生產成本可下降10%以上。

影響模具鋼壽命的因素

模具使用壽命主要取決于模具鋼的綜合機械性能，尤其是模具鋼的強度、硬度和韌性，以及機加工精度、熱處理質量和工藝管理等。模具使用壽命短的主要原因是企業使用一般冶煉工藝生產的普通模具鋼，如冷擠、冷鍛企業常用的Cr12、Cr12MoV、T10、T8等，這種模具鋼易裂，模具易報廢；熱鍛、熱擠、溫鍛企業以及有色金屬擠壓模具常采用的5CrMnMo、5CrNiMo、H13、3Cr2W8V等，這類模具鋼強度低、硬度低、不耐磨、不耐用，尤其是在高溫條件下，模具本身變軟，強度、硬度大幅度下降，致使模具變形、壓堆、開裂，早期損壞。

高強韌模具鋼的特點

高強韌熱作模具鋼SRM和冷作模具鋼SLM系列模具材料，是在總結了國內外多種優質模具鋼的特性的基礎上，避其不足，優化主導元素成分和含量，又增加了適量提高強度、韌性的元素，采用S·ESR精煉提純精鍛整體工藝制造的，主要包括以下特點。

⑴材質純度高、雜質極少，如雜質硫（S）含量不大于0.003%,達到雙“0”級，比國內外標準S≤0.03%純凈很多。

⑵組織均勻、致密、等向，達到高級優質狀態，最大限度地發揮了強化模具鋼的效應，提高了強度、韌性和耐磨耐用性，有效地提高了模具使用壽命。

⑶減少鍛造企業使用模具鋼的數量，降低了生產成本。

用H13制造的熱作模具早期報廢的原因，主要是熱作模具在高溫工況下，因模具本身升溫而變軟，其強度、硬度大幅下降，在鍛造、擠壓、沖壓力作用下報廢。高強韌熱作模具鋼SRM系列產品重點提高高溫時模具的強度、硬度和耐磨耐用程度。表1為高強韌SRM-1熱作模具鋼與H13鋼使用性能的對比。

從表1可以看出，SRM-1硬度高于H13鋼9HRC，在高溫600℃的工作環境下，SRM-1的抗拉強度比H13高89.3%；在高溫700℃的工作環境下，SRM-1比H13高109%。

冷作模具鋼在使用時報廢的主要原因是開裂、崩邊、崩角。產生開裂的主要原因是使用的原材料Cr12MoV、Cr12等韌性低。高強韌冷作模具鋼如SLM-12是在保證一定硬度、耐磨性情況下，重點提高韌性，防止開裂，提高模具壽命。表2是高強韌SLM-12鋼與Cr12MoV鋼使用性能的對比。

■ 表1 高強韌SRM-1模具鋼與H13鋼使用性能對比

■ 表2 高強韌SLM-12鋼與Cr12MoV鋼使用性能對比

■ 表3 冷鍛、冷擠壓模具及輾壓軸采用高強韌模具材料與Cr12MoV的對比

■ 表4 熱鍛、熱擠壓模具及輾壓軸采用高強韌模具材料與H13的對比

圖1 高強韌環形和方形模具鋼

從表2可以看出，在硬度基本相等的情況下，SLM-12的沖擊韌性是Cr12MoV的4倍，所以SLM-12制造的模具能夠避免模具開裂，提高模具壽命。

性能對比

提高模具的使用壽命表面看很困難，實際上很簡單，只需將原用的一般冶煉工藝生產的普通模具鋼，改用精煉、提純、精鍛工藝生產的高強韌、高壽命模具鋼就能達到提高模具壽命、降低成本的目的。采用高強韌SRM、SLM系列模具鋼(如圖1所示)，在不改變原來生產條件的前提下，就能提高模具使用壽命，每年能減少大量模具消耗，生產成本自然下降。冷鍛、冷擠壓模具及輾壓軸采用高強韌模具材料與Cr12MoV的對比見表3，熱鍛、熱擠壓模具及輾壓軸采用高強韌模具材料與H13的對比見表4。從材料性能和大量使用情況可以看出：

⑴采用SLM-11制造冷沖模具比Cr12、Cr12MoV提高模具使用壽命2～3倍，采用SLM-12制造大負荷精密冷擠壓模具比Cr12、Cr12MoV提高模具使用壽命3～4倍。

⑵采用SRM-101制造曲軸、連桿、轉向節等較大型熱作模具和形狀復雜的壓鑄模具，比H13、3Cr2W8V提高模具使用壽命2～3倍。采用SRM-102制造齒輪、軸承圈等復雜模具比H13、3Cr2W8V提高模具使用壽命3～4倍，其經濟效果更明顯。

⑶采用SRM-1制造萬向節球籠和復雜溫擠壓件、熱鍛模具或制造剪切工具、輾壓輥、有色金屬擠壓軸等，可比H13提高模具使用壽命4～6倍。

結束語

假定按照每個模具材料費占整個模具成本的30%，模具機械加工、熱處理（有的需要外協）、安裝調試和原料采購、管理費等占70%進行測算和分析，采用高強韌模具鋼代替普通模具鋼，能夠數倍延長模具壽命，可節約模具材料費以及模具機加工、熱處理等大量制造費，能連續生產，可提高生產產量，提高產品質量，有利于企業的持續發展。