鍛造工藝概述.doc

鍛造工藝概述鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛壓。 鍛造是機械制造中常用的成形方法。 通過鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。機械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。 鍛造按坯料在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工，熱鍛是在高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度上加工。有時還將處于加熱狀態(tài)，但溫度不超過再結(jié)晶溫度時進(jìn)行的鍛造稱為溫鍛。不過這種劃分在生產(chǎn)中并不完全統(tǒng)一。 鋼的再結(jié)晶溫度約為460，但普遍采用800作為劃分線，高于800的是熱鍛；在300800之間稱為溫鍛或半熱鍛。 鍛造按成形方法則可分為自由鍛、模鍛、冷鐓、徑向鍛造、擠壓、成形軋制、輥鍛、輾擴等。坯料在壓力下產(chǎn)生的變形基本不受外部限制的稱自由鍛，也稱開式鍛造；其他鍛造方法的坯料變形都受到模具的限制，稱為閉模式鍛造。成形軋制、輥鍛、輾擴等的成形工具與坯料之間有相對的旋轉(zhuǎn)運動，對坯料進(jìn)行逐點、漸近的加壓和成形，故又稱為旋轉(zhuǎn)鍛造。 鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。 一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好，形狀和尺寸準(zhǔn)確，表面質(zhì)量好，便于組織批量生產(chǎn)。只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良的鍛件。 鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態(tài)組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細(xì)晶粒，將疏松壓實，才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機械性能。 經(jīng)壓制和燒結(jié)成的粉末冶金預(yù)制坯，在熱態(tài)下經(jīng)無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機械性能，并且精度高，可減少后續(xù)的切削加工。粉末鍛件內(nèi)部組織均勻，沒有偏析，可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠(yuǎn)高于一般棒材的價格，在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。 對澆注在模膛的液態(tài)金屬施加靜壓力，使其在壓力作用下凝固、結(jié)晶、流動、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模鍛難于成形的復(fù)雜薄壁件。 不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長，一般順序為：鍛坯下料；鍛坯加熱；輥鍛備坯；模鍛成形；切邊；中間檢驗，檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛件要經(jīng)過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經(jīng)過化學(xué)成分分析、機械性能、殘余應(yīng)力等檢驗和無損探傷。 鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。 在鍛造加工中，坯料整體發(fā)生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；在沖壓加工中，坯料主要通過改變各部位面積的空間位置而成形，其內(nèi)部不出現(xiàn)較大距離的塑性流動。鍛壓主要用于加工金屬制件，也可用于加工某些非金屬，如工程塑料、橡膠、陶瓷坯、磚坯以及復(fù)合材料的成形等。 鍛壓和冶金工業(yè)中的軋制、拔制等都屬于塑性加工，或稱壓力加工，但鍛壓主要用于生產(chǎn)金屬制件，而軋制、拔制等主要用于生產(chǎn)板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。 人類在新石器時代末期，已開始以錘擊天然紅銅來制造裝飾品和小用品。中國約在公元前2000多年已應(yīng)用冷鍛工藝制造工具，如甘肅武威皇娘娘臺齊家文化遺址出土的紅銅器物，就有明顯的錘擊痕跡。商代中期用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。春秋后期出現(xiàn)的塊煉熟鐵，就是經(jīng)過反復(fù)加熱鍛造以擠出氧化物夾雜并成形的。 最初，人們靠掄錘進(jìn)行鍛造，后來出現(xiàn)通過人拉繩索和滑車來提起重錘再自由落下的方法鍛打坯料。14世紀(jì)以后出現(xiàn)了畜力和水力落錘鍛造。 1842年，英國的內(nèi)史密斯制成第一臺蒸汽錘，使鍛造進(jìn)入應(yīng)用動力的時代。以后陸續(xù)出現(xiàn)鍛造水壓機、電機驅(qū)動的夾板錘、空氣鍛錘和機械壓力機。夾板錘最早應(yīng)用于美國內(nèi)戰(zhàn)(18611865)期間，用以模鍛武器的零件，隨后在歐洲出現(xiàn)了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸推廣。到19世紀(jì)末已形成近代鍛壓機械的基本門類。 20世紀(jì)初期，隨著汽車開始大量生產(chǎn)，熱模鍛迅速發(fā)展，成為鍛造的主要工藝。20世紀(jì)中期，熱模鍛壓力機、平鍛機和無砧鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了生產(chǎn)率，減小了振動和噪聲。隨著鍛坯少無氧化加熱技術(shù)、高精度和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制等新鍛造工藝和鍛造操作機、機械手以及自動鍛造生產(chǎn)線的發(fā)展，鍛造生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟效果不斷提高。 冷鍛的出現(xiàn)先于熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛的。冷鍛在機械制造中的應(yīng)用到20世紀(jì)方得到推廣，冷鐓、冷擠壓、徑向鍛造、擺動輾壓等相繼發(fā)展，逐漸形成能生產(chǎn)不需切削加工的精密制件的高效鍛造工藝。 早期的沖壓只利用鏟、剪、沖頭、手錘、砧座等簡單工具，通過手工剪切、沖孔、鏟鑿、敲擊使金屬板材(主要是銅或銅合金板等)成形，從而制造鑼、鐃、鈸等樂器和罐類器具。隨著中、厚板材產(chǎn)量的增長和沖壓液壓機和機械壓力機的發(fā)展，沖壓加工也在19世紀(jì)中期開始機械化。 1905年美國開始生產(chǎn)成卷的熱連軋窄帶鋼，1926年開始生產(chǎn)寬帶鋼，以后又出現(xiàn)冷連軋帶鋼。同時，板、帶材產(chǎn)量增加，質(zhì)量提高，成本降低。結(jié)合船舶、鐵路車輛、鍋爐、容器、汽車、制罐等生產(chǎn)的發(fā)展，沖壓已成為應(yīng)用最廣泛的成形工藝之一。 鍛壓主要按成形方式和變形溫度進(jìn)行分類。按成形方式鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓和等溫鍛壓等。 熱鍛壓是在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性，有利于提高工件的內(nèi)在質(zhì)量，使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多，工件精度差，表面不光潔，鍛件容易產(chǎn)生氧化、脫碳和燒損。 冷鍛壓是在低于金屬再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的鍛壓，通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓，而將在高于常溫、但又不超過再結(jié)晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高，表面較光潔而變形抗力不大。 在常溫下冷鍛壓成形的工件，其形狀和尺寸精度高，表面光潔，加工工序少，便于自動化生產(chǎn)。許多冷鍛、冷沖壓件可以直接用作零件或制品，而不再需要切削加工。但冷鍛時，因金屬的塑性低，變形時易產(chǎn)生開裂，變形抗力大，需要大噸位的鍛壓機械。 等溫鍛壓是在整個成形過程中坯料溫度保持恒定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。等溫鍛壓需要將模具和坯料一起保持恒溫，所需費用較高，僅用于特殊的鍛壓工藝，如超塑成形。 鍛壓可以改變金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經(jīng)過熱鍛壓后，原來的鑄態(tài)疏松、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結(jié)晶被打碎，使晶粒變細(xì)；同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內(nèi)部密實、均勻、細(xì)微、綜合性能好、使用可靠的鍛件。鍛件經(jīng)熱鍛變形后，金屬是纖維組織；經(jīng)冷鍛變形后，金屬晶體呈有序性。 鍛壓是使金屬進(jìn)行塑性流動而制成所需形狀的工件。金屬受外力產(chǎn)生塑性流動后體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。生產(chǎn)中，常根據(jù)這些規(guī)律控制工件形狀，實現(xiàn)鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。 鍛壓出的工件尺寸精確、有利于組織批量生產(chǎn)。模鍛、擠壓、沖壓等應(yīng)用模具成形的尺寸精確、穩(wěn)定?？刹捎酶咝у憠簷C械和自動鍛壓生產(chǎn)線，組織專業(yè)化大批量或大量生產(chǎn)。 鍛壓的生產(chǎn)過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預(yù)處理；成形后工件的熱處理、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的沖擊速度，利于金屬塑性流動，但會產(chǎn)生震動；液壓機用靜力鍛造，有利于鍛透金屬和改善組織，工作平穩(wěn)，但生產(chǎn)率低；機械壓力機行程固定，易于實現(xiàn)機械化和自動化。 未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量、發(fā)展精密鍛造和精密沖壓技術(shù)、研制生產(chǎn)率和自動化程度更高的鍛壓設(shè)備和鍛壓生產(chǎn)線、發(fā)展柔性鍛壓成形系統(tǒng)、發(fā)展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發(fā)展。 提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量，主要是提高它們的機械性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度。這需要更好地應(yīng)用金屬塑性變形理論；應(yīng)用內(nèi)在質(zhì)量更好的材料；正確進(jìn)行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴(yán)格和更廣泛地對鍛壓件進(jìn)行無損探傷。 少、無切削加工是機械工業(yè)提高材料利用率、提高勞動生產(chǎn)率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發(fā)展，將有利于精密鍛造、精密沖壓的擴大應(yīng)用。 中頻感應(yīng)加熱鍛造爐主要特點:1、 用于銅棒、鐵棒、鋁棒材加熱;2、 超小體積 , 可移動，占地僅0.6平方米，方便與任何鍛、軋設(shè)備配合使用;3、 安裝、調(diào)試和操作非常方便，一學(xué)即會;4、 感應(yīng)加熱 , 使棒料在極短的時間內(nèi)加熱到所需溫度，極大地減少金屬氧化 , 既省料又提高鍛造質(zhì)量;5、 中頻加熱15以上棒料 , 更透熱、更均勻、更快速;6、 24小時不間斷工作;7、 自動送料;8、 省電、環(huán)保、降低成本和人力開支;9、 方便更換爐體 , 以適應(yīng)棒料整體加熱或端部加熱的不同要求;10、采用超小型的中頻感應(yīng)加熱電源 , 與傳統(tǒng)中頻電源截然不同;主要型號和適用范圍: TXZ-35 35KW 鍛造爐TXZ-45 45KW 鍛造爐推薦用于1530長度40MM左右短棒料加熱TXZ-70 70KW 鍛造爐推薦用于15-50棒料加熱TXZ-110 110KW 鍛造爐推薦用于25-50棒料加熱棒料中頻感應(yīng)加熱鍛造爐組成：1、 35-110KW中頻加熱電源2、 補償電容箱3、 整料或端料加熱圈及機構(gòu)4、 氣功送料機構(gòu)5、 工作臺熱模鍛技術(shù) 新發(fā)展中國加入WTO，市場國際化、采購全球化必將給中國的制造業(yè)帶來巨大的商機，特別是汽車、航天制造業(yè)；國家計委、科技部共同發(fā)布的當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南已確定了汽車領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展的重點產(chǎn)業(yè)主要集中在汽車零部件制造業(yè)。汽車工業(yè)的“小型化、輕量化和高速化”發(fā)展方向，為中國的鍛造行業(yè)提供了極大的發(fā)展機遇，汽車上的零件60%是用鍛壓方法生產(chǎn)的。有關(guān)專家分析指出：美國、日本、德國的汽車工業(yè)如此發(fā)達(dá)，得益于其鍛壓技術(shù)及設(shè)備的領(lǐng)先地位。我國的鍛造工業(yè)要適應(yīng)入世后國際競爭的需要，必須用高新技術(shù)武裝自己，提升自己，堅定不移地走“精密化、專業(yè)化、現(xiàn)代化”的強身之路。我國汽車工業(yè)發(fā)展目前已呈現(xiàn)多元化傾向，特別是家用轎車的發(fā)展，為適應(yīng)不同消費者的要求，轎車市場已呈現(xiàn)多品牌、多品種共同發(fā)展的格局，必然造成了鍛件需求的多樣化，為了適應(yīng)市場的需求，鍛壓行業(yè)近十年還應(yīng)優(yōu)先考慮如何令生產(chǎn)更具柔性，以適應(yīng)多品種、小批量“及時生產(chǎn)”要求。 二、 鍛造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步鍛造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在新材料、新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用。新材料應(yīng)用。據(jù)有關(guān)資料顯示，德國在生產(chǎn)鍛件時愈來愈廣泛采用微合金鋼。由于在工藝過程中可取消后續(xù)熱處理工序，故這種鍛件的成本有所下降，用這種鋼制造的鍛件在模鍛后立即快速冷卻，可獲得由氰化物強化的細(xì)晶粒組織，從而可決定鍛件較好的力學(xué)特性。汽車輕量化也必然使鎂、鋁 、鈦合金的應(yīng)用比例愈來愈高，有色金屬鍛件需求愈來愈高。合金的鍛造溫度低，始、終鍛溫度區(qū)間小，成形速度及與之相適應(yīng)的成形設(shè)備相對普通鍛件要求較高。新材料的應(yīng)用提高了鍛造設(shè)備、工藝要求，因而其產(chǎn)品的附加值也高。據(jù)統(tǒng)計，美國、加拿大占鍛件總量5%的合金鋼鍛件銷售占鍛件銷售總額的20%以上。新工藝應(yīng)用。所謂“精密化”即廣泛采用幾凈成形技術(shù)，通過新工藝的應(yīng)用達(dá)到少無切屑的目的。如軸類零件的楔橫軋技術(shù)、輥鍛技術(shù)；盤扁類零件的溫鍛成形技術(shù)、擺碾技術(shù)；叉類零件的多件、多模鏜成形技術(shù)；復(fù)雜零件的粉末鍛造成形技術(shù)等等。所謂“專業(yè)化”是就新工藝手段而言各種類型零件制造相對專業(yè)化。新工藝的應(yīng)用不僅節(jié)約大量的材料，而且提高了生產(chǎn)效率，提高了鍛件內(nèi)在、外在的質(zhì)量。新設(shè)備的應(yīng)用。由于新材料、新工藝的推廣應(yīng)用，與之相適應(yīng)的成形設(shè)備同樣獲得了廣闊的發(fā)展空間，鍛造設(shè)備正逐步向高效率、高精度、高可靠、低能耗方向發(fā)展。我國鍛造行業(yè)廠點分散，工藝水平落后，鍛造成形設(shè)備老化，普通模鍛件的生產(chǎn)能力很有富余，但能達(dá)到德國DIN7526E級標(biāo)準(zhǔn)的精鍛件水平的生產(chǎn)能力明顯不足，與國外差距較大，為適應(yīng)國際市場需求，鍛造行業(yè)一方面積極推行工藝專業(yè)化改造；另一方面還要適應(yīng)多品種、小批量及時生產(chǎn)的需求；大力推行工藝改造，積極采用新型設(shè)備，真正實現(xiàn)鍛造行業(yè)現(xiàn)代化已成眾多鍛造企業(yè)走出國門，迎接世界同行競爭的必由之路。三、 鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)技術(shù)發(fā)展中的地位及適應(yīng)性鍛錘是多種鍛壓機器的先驅(qū)，至今已有一百多年的歷史。盡管各種鍛造成形新工藝、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，但鍛錘由于結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成形速度快、適應(yīng)性強、投資少等優(yōu)點，至今仍然起著非常重要的作用。特別是程控全液壓鍛錘的出現(xiàn)，使鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)技術(shù)發(fā)展中又一次得到了復(fù)興。鍛錘的特出優(yōu)點在于打擊速度快，因而模具接觸時間短，特別適合要求高速變形來充填模具的場合。例如帶有薄筋板、形狀復(fù)雜的而且有重量公差要求的鍛件。由于其快速、靈活的操作特性，其適應(yīng)性非常強，有人稱之為“萬能”設(shè)備。因而特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)。鍛錘是性能價格比最優(yōu)的成形設(shè)備。鍛錘快速成形特性不僅在熱模鍛成形技術(shù)中得到了充分發(fā)揮，而且在冷鍛成形工藝應(yīng)用中也具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。據(jù)有關(guān)資料及研究試驗表明，較高的變形速度可提高金屬塑性變形程度，其原因在于：變形速度大于加工硬化速度，致使材料可繼續(xù)變形而不會破裂；同時由于金屬與模具型腔之間的摩擦系數(shù)隨變形速度提高而下降，使金屬流動速度加快，易于充填成形；較高的變形速度，不僅降低了變形抗力，還可減少變形的不均勻性。鍛錘的快速成形特性同樣適用于粉末鍛造工藝。為了減少預(yù)成形坯與模具表面接觸時間，避免工件激冷而導(dǎo)致不完全致密，減少鍛件表面或局部表面低密度層厚度，采用較高的打擊速度和較高精度的全液壓模鍛錘可達(dá)到提高變形速度，提高模具壽命，降低變形阻力，使預(yù)成形坯易于充滿模具型腔，保證鍛件質(zhì)量和精度的目的。四、 鍛錘技術(shù)的新發(fā)展由于鍛錘的萬能特性，鍛錘技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展特別是現(xiàn)代液壓電氣控制技術(shù)發(fā)展而日臻完善。現(xiàn)代化的程控全液壓模鍛錘已成為具有高效、節(jié)能、高精度、高可靠新型鍛造成形設(shè)備。程控全液壓模鍛錘，采用獨特的全液壓傳動結(jié)構(gòu)，使錘頭在較短的行程內(nèi)獲得巨大能量成為可能，即短行程高速鍛造和高頻率的連續(xù)鍛造成為現(xiàn)實。鍛錘的靈活、快速的特性得到了充分發(fā)揮。程控全液壓模鍛錘，采用整體形鑄鋼砧座床身，可方便拆換的寬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，以及便于對模的模具固定、調(diào)整結(jié)構(gòu)，為鍛件的高精度要求提供了保證。該錘導(dǎo)軌間隙可達(dá)0.2mm，工作精度、打擊剛性、打擊效率及精度保持性能將大大優(yōu)于蒸空錘，其動力頭的工作狀態(tài)，特別錘桿的受力狀況將大為改善；簡單的結(jié)構(gòu)是鍛錘具有較高可靠性的前提條件。程控全液壓模鍛錘，采用了先進(jìn)的錐閥控制技術(shù)，復(fù)合缸傳動技術(shù)，雙重防外泄技術(shù)及液壓集成技術(shù)，使主油路實現(xiàn)無管聯(lián)接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡單。新技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了設(shè)備運行的可靠性，為其在鍛造行業(yè)中成功地得到應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。程控全液壓模鍛錘之所以被稱為現(xiàn)代化的鍛造設(shè)備不僅由于其具有簡單可靠的結(jié)構(gòu)，快速靈活的操作特性，還在于其配備了現(xiàn)代化的在線壓力、溫度、清潔度等電子監(jiān)控系統(tǒng)及可實現(xiàn)程序打擊的能量自控系統(tǒng)。良好的液壓系統(tǒng)運行環(huán)境是液壓錘正常工作的先決條件；精確的打擊能量的控制系統(tǒng)，不僅減輕富余打擊能量打擊帶來的振動和噪音，而且提高設(shè)備運行的可靠性及模具的壽命，穩(wěn)定了鍛件的質(zhì)量，降低了對操作者熟練程度的要求。五、 程控全液壓模鍛錘在現(xiàn)代模鍛技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用實例程控全液壓模鍛錘的高效、節(jié)能、高精度、高可靠特性，使鍛錘在當(dāng)今鍛造工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展中得到復(fù)興，它的適應(yīng)性正被許多實踐所證明。上海汽車齒輪廠桑車變速箱換擋撥叉成形，原采用摩擦壓力機成形，由于撥叉中間連皮薄，鍛件溫度下降快。金屬流動性差，再加上壓力機成形速度慢，鍛件成形阻力大，型腔不易充滿,成品率僅為80%。后改用25KJ液壓錘兩模鏜三錘鍛造成形工藝，鍛造輪廓清晰，豐滿，成品率可達(dá)97%。1000T摩擦壓力機與25KJ液壓錘相比無論是能源消耗、模具壽命還是生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于25KJ液壓錘。目前該廠已擁有四條以液壓錘為中心的鍛造生產(chǎn)線。上海手術(shù)器械廠其刀剪的成形,原主要依靠摩擦壓力機,由于工件薄,鍛件成形阻力大,飛邊厚達(dá)1mm以上,鍛件的尺寸精度差,切邊后鍛件變形量大。鍛件的形狀、尺寸精度靠后道的精壓工序來保證，精壓后飛邊打磨的工作量大。后改用液壓錘鍛造成形,由于鍛造成形速度快，打擊能量又可得到準(zhǔn)確控制，鍛件的飛邊可達(dá)0.5mm，鍛件切邊后變形量很小,形狀尺寸精度得到了保證，切邊后已不再需要精壓工序，打磨工作量也大大降低.液壓模鍛錘的應(yīng)用，使生產(chǎn)工藝路線大大縮短，生產(chǎn)成本下降幅度達(dá)30%。此外由于錘的應(yīng)用，鍛件的加熱次數(shù)減少一次，鍛件的鍛造溫度也有所降低，鍛件表面由于加熱引起的微量元素氧化現(xiàn)象大大減少，鍛件材料的化學(xué)性能得到保證，避免了使用過程中出現(xiàn)的銹蝕現(xiàn)象。杭州萬向集團十字軸熱鍛成形，原工藝采用空氣錘制坯后再通過摩擦壓力機一次單件成形工藝，近年已改成采用程控全液壓模鍛錘成形工藝，一料三件，其工藝路線：加熱模鍛錘（制坯預(yù)鍛終鍛）五錘成形切邊。由于模鍛錘的打擊頻率高，每錘的打擊能量及打擊步序均可通過程序設(shè)定，一條生產(chǎn)線3人操作可完成原來三條生產(chǎn)線15人工作量。采用一料三件鍛錘成形工藝不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率，而且節(jié)約了材料。一料三件，兩件間飛邊可共用，三件的飛邊量為原工藝兩件的飛邊量。白城通業(yè)連桿鍛造成形，該線為全進(jìn)口的以程控全液壓模鍛錘為中心的熱模鍛生產(chǎn)線，其成形工藝流程：加熱輥鍛制坯錘上模鍛（兩模鏜四錘成形）切邊。該線加熱、輥鍛制坯為自動化操作，全線由2名工人操作，班產(chǎn)量達(dá)4000件以上，目前該廠已擁有兩條連桿模鍛生產(chǎn)線，并計劃2003年再上一條以31.5KJ程控全液壓模鍛錘為中心的鍛造生產(chǎn)線。原機械工業(yè)部部長何光遠(yuǎn)曾指出，中國的鍛造高度在白城，充分說明了其熱模鍛技術(shù)的先進(jìn)性。上海交大塑性成形工程系,一直從事冷、溫鍛、粉末鍛造成形工藝的研究，其最新研究成果：汽車電機驅(qū)動齒輪冷模鍛工藝及摩托車三銷齒輪冷鐓擠工藝，均是利用液壓模鍛錘進(jìn)行冷鍛成形的成功實例。隨著特種鍛造工藝的推廣應(yīng)用，高效、節(jié)能、高精度、高可靠的新型鍛造設(shè)備全液壓短行程模鍛錘的應(yīng)用將愈來愈廣泛.六、 結(jié)束語目前,以新材料、新工藝、新設(shè)備為特征的“三新”技術(shù)推廣應(yīng)用，已被眾多鍛造企業(yè)所重視，高效、節(jié)能、高精度電液錘在未來鍛造工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展中的應(yīng)用優(yōu)勢已漸成共識。但鍛錘研究生產(chǎn)企業(yè)由于前些年經(jīng)濟、體制等多種因素，液壓錘技術(shù)發(fā)展還相對遲緩。國外鍛錘制造商已乘隙打進(jìn)了中國市場。據(jù)統(tǒng)計近5年我國已引進(jìn)各種規(guī)格的液壓模鍛錘近20臺?！罢l來武裝我國的鍛造工業(yè)”這是很值得我們“鍛造人”深思的問題。國內(nèi)，一些研究院所歷經(jīng)十多年的研究，為我國蒸空兩用錘的節(jié)能改造作出了巨大的貢獻(xiàn)，但僅僅解決節(jié)能問題是不夠的，靈活、快速、高精度、高可靠性是每一個電液錘使用者的共同要求。我們海安百協(xié)鍛錘有限公司愿和有志于我國鍛造技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的企業(yè)合作，憑借自已的技術(shù)優(yōu)勢，消化吸收國內(nèi)外先進(jìn)的鍛錘設(shè)計、制造經(jīng)驗，以高新技術(shù)作為發(fā)展的起點和方向，為更多用戶提供高效、節(jié)能、高精度、高可靠的電液錘，并與用戶一道，為我國鍛造工業(yè)的熱模鍛技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。作為汽車、航空航天、石化冶金等行業(yè)必需的基礎(chǔ)工業(yè)，鍛壓行業(yè)2006年的市場需求與產(chǎn)量呈不斷上升之勢。在具體分析2006年行業(yè)情況時，中國鍛壓協(xié)會秘書長張金總結(jié)了幾點原因：一是機械工業(yè)尤其是主機繼續(xù)保持快速發(fā)展，鍛件需求出現(xiàn)上升趨勢，如農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)用運輸車的需求帶動了鍛件需求的增加。油價上漲，刺激了一些車輛更新需求，加之國家放寬小排量汽車的限制，使小排量汽車需求出現(xiàn)上升，從而也為鍛件提供了有利市場。但張金也指出，2006年鍛件產(chǎn)銷量與出口在迅猛攀升的同時，行業(yè)利潤并未有明顯增長，有的利潤率同比還有所下降，值得關(guān)注。 大鍛件過剩與短缺并存 受國內(nèi)電力需求膨脹、機床行業(yè)尤其是較低檔次機床需求旺盛、石油化工裝備行業(yè)發(fā)展迅猛、煤礦出于安全考慮更新裝備的要求等因素的影響，2005年、2006年大鍛件市場需求火爆，企業(yè)也緊跟市場，采取措施，積極應(yīng)對，使大鍛件生產(chǎn)具有了一定規(guī)模，其中環(huán)類鍛件生產(chǎn)已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平，年能力達(dá)到200萬噸，實際提供50萬噸左右，封頭生產(chǎn)也實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但與此同時，張金秘書長指出，一些問題也暴露出來。 在市場需求的刺激下，為了提升產(chǎn)能，擴大市場份額，許多企業(yè)加大了投資力度，紛紛購進(jìn)設(shè)備，使大鍛件設(shè)備近兩年增長迅速。目前我國10MN以上液壓鍛造壓力機約有147臺，自由鍛在我國發(fā)展很快，鍛錘已改造700多臺，此外國內(nèi)已經(jīng)有了8噸自由鍛錘。但張金指出，不少企業(yè)由于缺少對中長期市場的分析，盲目發(fā)展大中型自由鍛壓機，未來一些企業(yè)將會因此受損。其實在2005年，一些業(yè)內(nèi)人士就曾提醒企業(yè)警惕投資過熱行為，但并未奏效，現(xiàn)在企業(yè)仍在加大投資，購進(jìn)大型設(shè)備，但卻忽視了配套機械，其生產(chǎn)水平較低，特別是鍛件熱處理爐配置偏少，嚴(yán)重影響了供貨質(zhì)量的穩(wěn)定性。這也是為何大鍛件生產(chǎn)雖具有了一定規(guī)模，但距能穩(wěn)定地提供大鍛件仍有差距，這包括質(zhì)量和交貨期的穩(wěn)定性。張金表示，目前中國大鍛件市場仍處于“過剩”與“短缺”的雙重壓力之下，即產(chǎn)能雖然過剩，但高檔次、高質(zhì)量的鍛件產(chǎn)品仍然短缺。正是投資過熱，成本上升，使得企業(yè)面對紅火的市場，日子過得并不舒坦。張金估計，大鍛件的產(chǎn)量2006年增長了20%以上，但利潤率卻有所下降。 模鍛件產(chǎn)量上升出口增加 在分析中國模鍛件近年需求迅速增長的原因時，張金秘書長認(rèn)為，除了中國汽車工業(yè)及農(nóng)機、工程機械等行業(yè)迅猛發(fā)展，以及國產(chǎn)化提升的助推外，韓國、英國、意大利等國家逐漸從鍛件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移退出，外企在中國建廠增加也是其中的原因。雖然沒有具體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但張金初步估計，2006年全年我國生產(chǎn)模鍛件在200萬噸以上，出口增長較快，出口量約占其中的5%左右。 雖然產(chǎn)量上升，出口增加，但張金指出，我國高檔次模鍛件產(chǎn)品的研制生產(chǎn)仍相當(dāng)落后，宇航、航空鍛件主要依賴進(jìn)口，轎車鍛件的80%也是國外進(jìn)口的。適合于中國國情的模鍛件鍛造設(shè)備供應(yīng)滯后，主要鍛造設(shè)備仍然是摩擦壓力機，約有1200臺；模鍛錘數(shù)量保持不變，約有600臺；熱模鍛壓力機約有200臺；其他專用鍛造設(shè)備（冷溫鍛、擠壓、鍛錘及碾環(huán)等設(shè)備）約在500臺以上；螺旋壓力機、電液錘等約40臺套?？梢哉f，我國的鍛造生產(chǎn)效率還處于全球較低水平，張金舉出了幾個數(shù)據(jù)加以比較，國外每人每年鍛件產(chǎn)量為75.67噸，我國則為15.56噸；國外每個鍛工每小時鍛件產(chǎn)量64.83公斤，我國僅為21.40公斤；國外每公斤鍛件材料費是6.44元，我國為4.65元；能源成本所占比重國外為5.62%，我國為11.42%；效益國外為6.40%從中不難看出差距巨大。 張金尤其擔(dān)心的是行業(yè)人才的短缺已到了極為嚴(yán)重的地步，他估計行業(yè)高端、實用的技術(shù)人才不超過2000名，而且年齡老化。許多年輕人受觀念影響，不愿進(jìn)入鍛造領(lǐng)域，而國家的教育配置又不合理，大部分大學(xué)都沒有設(shè)專門的鍛造課程，要想成為有經(jīng)驗的技術(shù)人員，還需要經(jīng)受五年以上的工作積累，因此鍛造領(lǐng)域的技術(shù)人才將越來越少，這一問題不解決，將影響行業(yè)的發(fā)展。 鍛造設(shè)備尚不能滿足行業(yè)需求 近年來，我國鍛造行業(yè)的飛速發(fā)展，急需大量先進(jìn)適用的鍛造設(shè)備作支撐。張金秘書長認(rèn)為，鍛造技術(shù)正朝著精密成形、塑形加工智能化、復(fù)合成形、液壓成形、激光成形、新材料成形等方向發(fā)展，急需集電、液、氣于一體的新型電液錘，機械壓力機，新型螺旋壓力機，低廉專用鍛造設(shè)備和鍛造輔助設(shè)備，鍛造模具制造設(shè)備，自動化系統(tǒng)等。 他認(rèn)為，國內(nèi)鍛壓市場的快速成長雖然為中國的鍛壓設(shè)備的發(fā)展提供了良好機遇，但目前中國鍛造設(shè)備制造企業(yè)對此卻重視不夠，專業(yè)生產(chǎn)鍛造設(shè)備的企業(yè)不多，生產(chǎn)能力不足，新產(chǎn)品的開發(fā)研制能力薄弱，在技術(shù)與服務(wù)上和發(fā)達(dá)國家相比差距巨大。他特別指出，一些企業(yè)制造周期太長，不能及時供貨，嚴(yán)重影響了鍛造企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此，他建議設(shè)備制造企業(yè)在開發(fā)能力和服務(wù)內(nèi)容上不斷加深，加強同行間及相關(guān)行業(yè)企業(yè)間的交流與合作，以競合代替同行間單純的競爭，不斷提高產(chǎn)品的檔次，加強售后服務(wù)，協(xié)調(diào)好產(chǎn)品價格與質(zhì)量間的關(guān)系，提高市場競爭力。CM 模鍛錘 蒸汽空氣模鍛錘，因結(jié)構(gòu)簡單、成形性能好、萬能性強而成為我國模鍛行業(yè)中應(yīng)用最多的設(shè)備。這種設(shè)備全國約有600700臺。近四十年來，我廠已經(jīng)生產(chǎn)了三百余臺1噸、3噸模鍛錘，廣泛應(yīng)用于我國模鍛生產(chǎn)中，在國內(nèi)有較高的聲譽。 隨著液壓技術(shù)和電控技術(shù)的發(fā)展，國外液壓模鍛錘發(fā)展很快，廣泛用于模鍛生產(chǎn)線上，逐步取代蒸汽空氣模鍛錘。 一、CM-G系列模鍛錘：CM-G系列模鍛錘廣泛用于汽車、拖拉機、工具和醫(yī)療器械等各種碳素鋼和合金鋼零件的熱模鍛。 二、CMY-Z電動液壓模鍛錘：沈陽重型機器廠以老式模鍛錘的改造和開發(fā)新產(chǎn)品為目的，于一九八七年從西德拉斯科（Lasco）公司引進(jìn)了KGK250型電動液壓模鍛錘液壓動力頭，從西德蓋爾勃（Gerb）公司引進(jìn)了彈性減震基礎(chǔ)裝置。一九八七年十一月產(chǎn)生了我國第一臺技術(shù)先進(jìn)，性能優(yōu)良的25kJ電動液壓模鍛錘。在消化、吸收基礎(chǔ)上，一九八九年我廠自行設(shè)計了25kJ電動液壓模鍛錘。 產(chǎn)品型號規(guī)格及參數(shù) 1.型號規(guī)格 CM-G3 蒸汽空氣式模鍛錘 落下部分重量 kg 3000 打擊能量(不小于) Kj 75 最大行程 mm 1250 汽缸直徑 mm 460 導(dǎo)軌間距離 mm 700 錘頭前后長度 mm 800 模座前后長度 mm 1000 模子最小高度 mm 350 進(jìn)汽（氣）壓力 MPa 0.7-0.9 進(jìn)氣管直徑 mm 1405 排氣管直徑 mm 1654.5 砧座重量 t 63 地面以上高度 mm 6145 機器總高度 mm 7430 砧座底面尺寸 mm 33801800 27001800 機器總重量 t 89.5 2.型號規(guī)格 CM-G2 蒸汽空氣式模鍛錘 落下部分重量 kg 2000 打擊能量(不小于) Kj 50 最大行程 mm 1200 汽缸直徑 mm 380 導(dǎo)軌間距離 mm 600 錘頭前后長度 mm 700 模座前后長度 mm 900 模子最小高度 mm 260 進(jìn)汽（氣）壓力 MPa 0.7-0.9 進(jìn)氣管直徑 mm 1025 排氣管直徑 mm 1274 砧座重量 t 41 地面以上高度 mm 5418 機器總高度 mm 6348 砧座底面尺寸 mm 29601500 機器總重量 t 57.8 3.型號規(guī)格 CM-G1 蒸汽空氣式模鍛錘 落下部分重量 kg 1000 打擊能量(不小于) Kj 25 最大行程 mm 1200 汽缸直徑 mm 280 導(dǎo)軌間距離 mm 500 錘頭前后長度 mm 450 模座前后長度 mm 700 模子最小高度 mm 220 進(jìn)汽（氣）壓力 MPa 0.7-0.9 進(jìn)氣管直徑 mm 765 排氣管直徑 mm 884 砧座重量 t 20.3 地面以上高度 mm 5070 機器總高度 mm 5750 砧座底面尺寸 mm 23801100 機器總重量 t 32.4 4.型號規(guī)格 CMY-Z25 電動液壓模鍛錘 打擊能量（不小于） kJ 25 最大行程 mm 700 打擊次數(shù) (近似于) min-1 75 錘頭重量 kg 2000 模具高度 最小 mm 220 最大 mm 400 導(dǎo)軌間距 mm 500 錘頭前后寬度 mm 580 模座前后寬度 mm 700 主電機功率 kW 55 砧座重量 t 30 地面至工作臺面高度(當(dāng)下模模高度220時) mm 900 機器地面以上高度 mm 5507 機器總高度 mm 6407 砧座底面尺寸 mm 28001600模具關(guān)鍵原材料十一五規(guī)劃信息來源：中國機械資訊網(wǎng)模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力的重要手段，已越來越受到各工業(yè)部門的重視。隨著工業(yè)技術(shù)不斷向前發(fā)展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對模具的精度越來越高，使用壽命越來越長。為了滿足這些要求，國內(nèi)外都在模具材料的研究和開發(fā)上作了巨大的努力，也在這方面取得了不少成果。目前世界上模具工業(yè)的年產(chǎn)值約為680億美元。我國2004年模具產(chǎn)值為530億元，模具出口4.91億美元，同時還進(jìn)口18.13億美元。我國已成為世界上凈出口模具最多的國家。大型多工位級進(jìn)模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產(chǎn)，但總體技術(shù)水平不高，與國外先進(jìn)國家相比，仍有很大差距，特別是模具壽命低的問題非常突出。如：國外硅鋼片沖?？偸褂脡勖?00萬次以上，而國內(nèi)一般為50萬-60萬次，最高150萬次。國內(nèi)熱鍛模使用壽命50萬次，國內(nèi)只有3-5萬次。國外熱鍛模使用壽命12000次以上，國內(nèi)一般為3000-5000次。影響模具壽命的因素較多，但模具材料是重要因素。高壽命模具離不開優(yōu)質(zhì)模具材料。國內(nèi)模具鋼品種少、質(zhì)量差、性能低。雖然國內(nèi)也研制出許多高性能模具鋼，但大多數(shù)是上世紀(jì)70-80年代研制的，因種種原因，真正使用的量較少，鋼種也不多。每年使用量不足1萬噸。故在生產(chǎn)上使用的仍然是老鋼種為主，如冷模用CrWMn、Crl2、Crl2MoV等，熱模用3CrW8V、6542等，另外，由于模具鋼的改鍛效果差、選材與熱處理不當(dāng)?shù)仍颍苍斐赡＞叩膲勖?。一、現(xiàn)從冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三個方面，扼要分析國內(nèi)模具鋼的研究開發(fā)情況。 1.冷作模具鋼的開發(fā)概況對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐模性，足夠的強度和韌性，高的疲勞壽命，良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。九十年代以前，國內(nèi)常用的冷作模具鋼有：碳素工具鋼T1OA，合金工具鋼9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si，高速工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，軸承鋼GCrl5、彈簧鋼60Si2WMna，參碳鋼20Cr、12CrNi3A、不銹鋼3Cr13等。其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、TIOA、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和W18Cr4V。為滿足生產(chǎn)要求，國內(nèi)先后研究開發(fā)了一系列新型冷作模具鋼。 1.1高強韌耐磨鋼 7Cr7Mo2V2Si（代號L）、Cr8MoV3Si（代號ER5）、9Cr6W3Mo2V2（代號GM）、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等國內(nèi)研制的新鋼種與Cr12、Cr12MoV相比，碳和鉻的含量較低，改善了碳化物不均性，提高了韌性；適當(dāng)增加了W、Mo、V等合金元素的含量，從而增強了二次硬化能力，提高了耐磨性。所以，此類鋼在具有良好的強韌性的同時，還有優(yōu)良的耐磨性和較好的綜合性能，主要用于制造承受應(yīng)力較大、要求高強韌性和耐磨損的各類冷作模具。 7Cr7Wo2V2Si，代號LD，已被廣泛應(yīng)用于制造冷鍛、冷擠、冷沖、冷壓、冷彎等承受沖擊、彎曲應(yīng)力較大，又要求耐磨損的各類冷作模具。ER5適用于制造承受沖擊力較大，沖擊速度較高的精密冷沖，重載冷沖以及要求高耐磨的其他冷作模具。 9Cr6W3Mo2V2-代號GM，適用于制造沖裁、冷擠、冷鍛、冷剪、高強度螺栓滾絲輪等精密、高耐磨冷作模具。 1.2高速鋼基體鋼 國內(nèi)研制的高速鋼基體鋼有：65Cr4W3Mo2VNb（簡稱65Nb）、60Cr4Mo3Ni2WV（代號CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVAI（代號012AI）、65W8Cr4VTi（代號LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi（代號LM2）等。主要用于制造要求高強度和足夠韌性的冷擠壓、冷沖、冷鐓等模具。由于高速鋼基體鋼的紅硬性好，所以也用于制造熱作模具。65Nb用于制造冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓等承受較大載荷的冷作模具，也可用于溫?zé)釘D壓模具。 1.3低合金冷作模具鋼 國內(nèi)開發(fā)的低合金冷作模具鋼中，有7CrSiMnMoV（代號CH）、60MnNiMoVSi（代號GD）、6CrMnNiMoVWSi（代號DS）、CrNiWMoV等。這些鋼的淬透性好，淬火溫度較低、熱處理變形小，價格低，具有較好的強度和韌性的配合，適用于制造精密復(fù)雜模具。 CH鋼具有良好的強韌性和良好的工藝性，可代替TIOA、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12、Cr12MoV等制造對強韌性要求較高的冷作模具，如：沖孔凹模、中薄鋼板（2-5mm厚）的修邊落料模等。由于該鋼可以采用火焰加熱空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽車模具。 GD鋼的淬火溫度范圍較寬，淬透性好，也可火焰加熱空冷淬火，具有良好的強韌性。當(dāng)用于制造易崩及斷裂的冷沖模具時，模具壽命較高。 1.4無磁高強度模具鋼 電子工業(yè)中的部分磁性元件需用無磁性的模具生產(chǎn)。7Mn15Cr2A13V2WMo鋼的導(dǎo)磁系數(shù)很低，強度、耐磨性也良好，但切削加工比較困難。國內(nèi)開發(fā)的無磁模具鋼有18Mn12Cr18NiN（代號A18）、8Mn15Cr18（代號WCG）、50Wn18Cr4WN（簡稱50Mn）等。其中50Mn具有低磁導(dǎo)率（H1.1H/m），較高強度和良好的加工性能，經(jīng)1020-1070（水冷）固溶處理后，硬度HRC30左右。再經(jīng)過59010時效，硬度上升至HRC35左右。 2、熱作模具鋼的開發(fā)概況熱作模具大體分為熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模和沖裁模。5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V是熱作模具鋼中應(yīng)用量仍然較大的鋼種。 2.1大載面熱鍛模具鋼 為彌補5CrMnMo和5CrNiMo在較大載面和較高溫度時熱穩(wěn)定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷，國內(nèi)開發(fā)了45Cr2NiMoVSi（簡稱45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（簡稱5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3CrMoVNi（代號B2）等大載面熱鍛模具鋼。 2.2中小熱鍛模具鋼 中小熱鍛模具鋼的表面溫度可大600以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高溫性能顯然不能滿足要求。3Cr2W8V鋼的高溫強度較高，但韌性及熱疲勞性能較茶差。為此，國內(nèi)較早開發(fā)了2Cr3Mo3VNb（代號HM3）、4Cr3Mo3W2V（代號HM1）、4Cr3Mo3W4VNb（代號GR）、3Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB（代號ER8）等3%Cr-3%Mo和3%Cr-2%Mo型的中碳鉻系高強度熱作模具鋼，其中3Cr3MO3VNb是根據(jù)形成合金碳化合物所需的碳量對2Cr3Mo3VNb做進(jìn)一步成份調(diào)整而來的。這二種鋼用于制造不銹鋼（2Cr13）等熱鍛模、軸承凹模和輥鍛模，都取得了良好的使用效果。GR鋼適用于制造工作溫度600-700的淺型腔中小鍛模，也可用于銅合金熱擠壓模具。除以上3%Cr-3%Mo型熱作模具鋼外，國內(nèi)先后開發(fā)的5%Cr系中碳中合金熱作模具鋼已較大量用于熱鍛模具，如：4Cr5MoVSi等，其中4Cr5MoVISi具有優(yōu)異的韌性和良好的冷熱疲勞性能，適用于制造工作溫度在600以下，對韌性和塑性要求較高的模具。如用4Cr5MoVISi代替5CrNiMo、制造汽車連桿、曲軸鍛模，模具的使用壽命得到了明顯提高：用于制造鋁合金壓鑄模具和鋁型材熱擠壓模具，模具的使用壽命較高。另外，該鋼還可作塑料模具鋼使用。目前，4Cr5MoVISi鋼的優(yōu)良性能已在國內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可，應(yīng)用量已較大。在有色金屬壓鑄中，3Cr2W8V曾是應(yīng)用最廣泛的模具鋼，5CrNiMo、5CrMnMo、 3Cr2Mo等中碳低合金鋼也作為鋁鋅合金壓鑄模具鋼使用。3Cr2W8V的冷熱疲勞性能較差，模具的使用壽命不高。國內(nèi)為此先后開發(fā)了幾個新型模具鋼，如：4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）和4Cr5MO2MnVSi（代號YIO）等。 4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4），最初就是針對銅合金壓鑄模具而研制的。該鋼也可用于制造熱擠壓和中小熱鍛模具。4Cr5Mo102MnVSi（代號YIO），是針對鋁合金壓鑄模具而研制的，該鋼還可用于制造工作溫度在600以下的中小熱鍛等模具。除Y4和YIO鋼外，4Cr5MoVISi、4Cr5MoSiV也是理想的鋁、鋅合金壓鑄模具材料，應(yīng)用量已很大。 2.4銅、鋁型材熱擠壓模具鋼 銅合金熱擠壓模的穿孔針、底模等長時與高溫銅坯接觸，模具的使用工況較苛刻。用 3Cr2W8V或4Cr5MoVISi鋼制作此類模具，模具的使用壽命一直較低。國內(nèi)推出了可以提高此類模具使用壽命的鋼種，如4Cr3Mo2NiVNbB（代號HD）、4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）等。用HD鋼制造的銅合金管材擠壓底模和穿孔針的使用壽命較3Cr2W8V鋼提高一倍左右，并在軸承環(huán)熱擠沖頭和凹模、汽門擠壓底模上也有成功應(yīng)用的例子。用Y4鋼制造銅合金擠壓模低和穿孔針頂頭，模具的使用壽命也比3Cr2W8v鋼制造的模具穩(wěn)定地提高一倍以上。鋁型材熱擠壓模平模和組合模對韌性的要求較高，4Cr5MoVISi是首選的模具材料，已被大量推廣應(yīng)用。 玻璃制品模具要求模具材料具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能和冷熱疲勞性能，良好的耐芒硝腐蝕性能。足夠高的強度，良好的拋光性能，并要易于脫模。國內(nèi)開發(fā)了代號為GY的高溫玻璃模具鋼。該鋼是Si-GrMo系預(yù)硬鋼，具有良好的冷熱疲勞性能，優(yōu)異的抗氧化性能，優(yōu)良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度。該鋼的預(yù)硬后（HRC35左右）加工，加工性能良好，尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質(zhì)量要求高的玻璃制品模具。 3.塑料模具鋼的開發(fā)概況塑料模具鋼是國內(nèi)發(fā)展得較滯后，到目前為止仍未成完整系列的鋼種。國內(nèi)常用的塑料模具鋼仍然是含0.4-0.6%碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼，如45和40Cr，另外再以TIOA、GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作補充。二十世紀(jì)九十年代以后，國內(nèi)先后開發(fā)了十余種新型塑料模具鋼。 3.1預(yù)硬化型塑料模具鋼 3Cr2Mo是國內(nèi)較早開發(fā)的塑料模具鋼，與AISIP20相當(dāng)，目前已在許多鋼廠生產(chǎn)。在使用時，一般是先進(jìn)行預(yù)硬處理，然后再進(jìn)行切削加工。該鋼適用于制造大、中型精密塑料模具，如：電視機、洗衣機殼體等塑料模具，并已獲得較大量應(yīng)用。另外，也可用于制造鋅合金壓鑄模具。除3Cr2Mo鋼外，國內(nèi)先后開發(fā)的5CrNiMnMoVSCa（簡稱5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS （簡稱8Cr2）40CrMnVBSCa（簡稱P20BSCa）、Y55CrNiMnMoV（代號SMI）等是易切削型預(yù)硬塑料模具鋼，此類鋼不僅適用于制造大、中型精密注塑模具，還可用于制造精密冷作模具。 3.2時效硬化型塑料模具鋼 根據(jù)制造高精度、復(fù)雜塑料模具的需要，國內(nèi)先后開發(fā)了幾種時效硬化型塑料模具鋼，如10Ni3MnCuAI（代號PMS）、 25CrNi3MoAI、Y20CrNi3IMnMo（代號SM2）、 06Ni6CrMoVTiA1（代號06）等。此類鋼切削加工性能好，加工后再時效處理，由于時效溫度低，時效過后模具變形很小，所以適用于制造高精度、復(fù)雜的熱塑性塑料模具。 10Ni3MnCuAI，代號PMS，該鋼具有優(yōu)良鏡面加工性能，模具表面粗糙度可達(dá)Ra.um，適用于制造要求高鏡面、高精度的各種熱塑性塑料制品模具，如光學(xué)儀器鏡片模具，磁帶內(nèi)外殼和電話機、石英鐘、車輛燈具等塑料殼體模具。 Y20CrNi3AIMnMo，代號，含.左右的，切削加工性能得到了改善，是一種易切削型時效塑料模具鋼。當(dāng)較大批量地生產(chǎn)聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品時，模具需要耐氟、氯等鹵族元素氣體的腐蝕，為此需在模具表面鍍鉻或直接采用耐腐蝕鋼。國內(nèi)開發(fā)的耐腐蝕塑料模具鋼OCr16Ni4Cu3Nb（代號）屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼，該鋼在含有氟、氯等離子的腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕性明顯優(yōu)于-（OCr17Ni4Cu4），適用于制造含氯、氟或混入阻燃劑的熱塑性塑料的注射模具。.非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼 非調(diào)質(zhì)鋼在鍛、軋后即可達(dá)到預(yù)硬，不需再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，為改善切削加工性能，有些鋼種還添加了適量的、和a。國內(nèi)對非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼的開發(fā)較晚，CrMnVTiSCaRE （代號）、2Cr2MnMoVS和2Mn12CrVCaS即是近幾年開發(fā)的新鋼種。鍛、軋空冷后，鋼100mm圓鋼的硬度可以達(dá)到HRC30-35。二、存在的主要問題經(jīng)過上世紀(jì)八十年代以來近二十年的持續(xù)努力，國內(nèi)相繼開發(fā)了近百種模具鋼，其中不乏性能優(yōu)良、應(yīng)用前景良好的鋼種，大大地推進(jìn)了我國模具鋼技術(shù)水平的提高。我國每年模具鋼應(yīng)用量更是量小。目前我國模具鋼市場存在的主要問題是： 1.冶金質(zhì)量低、成材率低 國內(nèi)大多數(shù)冶金廠設(shè)備、工藝比較落后，一般質(zhì)量的模具鋼多，高質(zhì)量的模具鋼材少。大多采用電爐冶煉，鋼的純凈度差，表面脫碳層深、碳化物級別高、疏松超標(biāo)。而國外模具鋼生產(chǎn)80%以上采用真空精煉和電渣重熔生產(chǎn)，鋼材純凈度底，等向性高。而國內(nèi)通過電渣重熔生產(chǎn)的模具鋼所占的份額很少，大約十分之一左右。國外發(fā)達(dá)國家的模具鋼成材率在85-90%，而國內(nèi)成材率僅為70%。即使是采用真空精練或電渣重熔的模具鋼材，也存在工藝和管理落后，致使產(chǎn)品存在許多質(zhì)量問題，與國外相比存在很大差距。 2.品種規(guī)格少 我國模具鋼市場80%左右是黑皮圓棒料，扁鋼、精料（六面光）、經(jīng)過預(yù)硬化處理的材料和制品，以及標(biāo)準(zhǔn)件少。在模具制造中，圓棒料常常要通過改鍛而改鍛，絕大多數(shù)采用自由鍛，很少采用模鍛和三鐓三拔的鍛造工藝。因此鍛件的內(nèi)在質(zhì)量較差，外形尺寸偏大，造成加工余量大，所以國內(nèi)模具鋼利用率低，只有50%左右，而國外發(fā)達(dá)國家鍛材和軋材多采用精鍛精軋工藝，提高了尺寸精度，降低加工量，模具鋼利用率在70%以上。 3.模具鋼銷售市場不完善，產(chǎn)銷渠道不暢通 我國特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)一般只接受定貨生產(chǎn)，適用于較大批量的用戶，眾多中小型企業(yè)因需求少而規(guī)格品種變化大，一般不參加鋼廠訂貨。鋼廠的零售部和鋼材銷售商，能解決中小企業(yè)對模具材料的一般需求，但這些企業(yè)普遍存在鋼種不全，規(guī)格少，無售后技術(shù)服務(wù)，不能適應(yīng)模具制造企業(yè)的