進口VANADIS 4 EXTRA模具鋼鍛件 模具鋼力學(xué)性能【圖】


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烏德霍姆粉末工具鋼

VANADIS 4 EXTRA是一種韌性與耐磨性(磨粒、粘著以及混合磨損)結(jié)合的非常好的高性能模具鋼；由于VANADIS 4 EXTRA合金成分十分均勻并且制造過程采用超純凈工藝，使得VANADIS 4 EXTRA相比其它高合金粉末工具鋼顯現(xiàn)出非常好的機械加工性能和研磨性能。這些特性使它具備穩(wěn)定的冷作模具應(yīng)用性能，如奧氏體不銹鋼和較高強度鋼（AHSS）的沖切和成形。在這些應(yīng)用中，長期生產(chǎn)運行低模具維護需要抗崩角、開裂和耐磨損的組合。
隨著要求及時發(fā)貨和訂貨至交貨的時間越來越短，預(yù)期的模具壽命和長效性能變得極度重要。為了降低停機時間和模具維護成本，以及優(yōu)化設(shè)備利用，必須有好的模具性能，這些降低及優(yōu)化獲得了*佳的模具效益和**競爭力的產(chǎn)品成本。
VANADIS 4 EXTRA的化學(xué)成分：

VANADIS 4 EXTRA的特性
⑴工具鋼的關(guān)鍵參數(shù)
★模具性能方面
•依據(jù)不同的應(yīng)用選擇正確的硬度•高耐磨性•高韌性
通常，高耐磨性的模具的韌性都較低，反之亦然。然而，在許多情況下使模具有*佳的性能，工具鋼必須同時具備高耐磨性和高韌性。VANADIS 4 EXTRA是經(jīng)粉末冶金煉鋼工藝生產(chǎn)的高性能冷作模具鋼，它有的耐磨性和高韌性的良好組合。
★模具制作方面
•機械加工性•熱處理•熱處理時尺寸穩(wěn)定性•表面處理
高合金工具鋼通常比低合金鋼更難加工和熱處理。因此高合金工具鋼模具的制作費用也較高。
VANADIS 4 EXTRA的合金成份十分均衡，并且由粉末冶金煉鋼技術(shù)煉制而成，因此具有與AISID2鋼種相似的機械加工性能和熱處理工序。VANADIS 4 EXTRA*大的優(yōu)點是淬硬與回火時的尺寸穩(wěn)定性比目前所有已知曉的高性能冷作工具鋼都好。這也意味著:VANADIS 4 EXTRA非常適用于CVD涂層處理。
⑵VANADIS 4 EXTRA的特性：
VANADIS 4 EXTRA是一種鉻-鉬-釩合金鋼，其具有以下特性：
♦高耐磨性♦高抗壓強度♦良好的整體淬透性♦良好的韌性♦淬火、回火后優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性♦良好的抗回火軟化性
精沖加工，尤其被加工材料較厚時，對模具的耐磨性和韌性要求很高。用此種VANADIS 4 EXTRA鋼模具精沖5毫米厚板材料，可獲得的效果。
VANADIS 4 EXTRA的應(yīng)用
VANADIS 4 EXTRA特別適用于那些因粘著磨損或崩角引起失效的場合，即：
♦被加工材料軟而粘，如奧氏體不銹鋼、低碳鋼、銅、鋁等；
♦被加工材料較厚，例如：沖切及成型；精沖；冷擠壓；粉末壓制；刀具；拉深等；
♦高強度被加工材料，Vanadis 4 Extra 非常適合汽車用高強度鋼板的沖切和成形。
VANADIS 4 EXTRA也非常適合對工具鋼的耐磨粒磨損性和韌性有較高要求的超高強度薄鋼板的沖切和成型。
♦典型應(yīng)用：
沖切和成形；精沖；冷擠壓；粉末壓實；拉深；刀具；表面涂層的基體鋼。
VANADIS 4 EXTRA的物理性能
淬火及回火至60HRC

VANADIS 4 EXTRA的沖擊韌性
下圖是VANADIS 4 EXTRA經(jīng)不同溫度回火后，在室溫下的沖擊韌性值。樣品尺寸：7×10×55毫米，無缺口樣品。淬硬溫度：1020℃空冷，回火兩次。

無缺口沖擊強度 (延展性)
Vanadis 4 Extra與AISI D2 在不同硬度的延展性差異。?如圖
用SKD11 / AISI D2 / WNr. 1.2379、ASSAB 88、VANADIS 4、VANADIS 4 EXTRA制作的沖頭,分別沖切1.8.8mm厚高強度鋼板(1200 MPa)，沖50,000 次以后的狀況，?如圖
VANADIS 4 EXTRA的熱處理工藝
⑴軟化退火
在保護氣氛中加熱至900℃均熱后，于爐中以每小時10℃的速度，冷卻至650℃，然后空冷。
⑵消除應(yīng)力
鋼材經(jīng)過粗加工后，欲消除加工殘留應(yīng)力，則須將鋼材加熱至650℃，均熱兩小時，再于爐中緩冷至500℃，然后放于空氣中冷卻。
⑶硬化（淬硬）處理
預(yù)熱溫度：600~700℃
奧氏體化溫度：940~1150℃，常用溫度為1020℃。厚度>70毫米的模具，應(yīng)選用1060℃，保持時間：低于1100℃，采用30分鐘。高于1100℃ ，采用15分鐘。
注意：保持時間=當鋼材中心點達到奧氏體化溫度后，再需要保持的時間。保持時間少于30分鐘將引致硬度下降。
在硬化過程中，須保護模具以避免氧化及脫碳。
⑷淬冷介質(zhì)
•在真空爐中，以高速及足夠正壓的氣體冷卻；
•在500~550℃的鹽浴爐或流動粒子爐中，分級淬火，然后在空氣中冷卻；
•在200～350℃的鹽浴爐或流動粒子爐中，分級淬火，然后在空氣中冷卻。
注意1：當鋼材溫度降至50~70℃時，必須馬上進行回火。
注意2：為了要使模具獲得*適宜的性能，在可接受的變形范圍內(nèi)，冷卻速率越快越好。
注意3：當模具壁厚超過70毫米時，應(yīng)在分級淬火后再用高速氣體冷卻。
(圖)?VANADIS 4 EXTRA的硬度和殘余奧氏體與奧氏體化溫度之間的關(guān)系曲線
⑸回火
參照（?VANADIS 4 EXTRA的回火曲線圖），不同的硬度應(yīng)選擇不同的回火溫度。應(yīng)進行至少兩次回火，每次回火后都必須冷卻至室溫。*低回火溫度是525℃，保持時間*少2小時。為避免韌性降低，不應(yīng)低于525℃回火。為了避免較高的殘余奧氏體量，選擇回火溫度高于525℃。
⑹尺寸變化
測量淬硬和回火后的尺寸變化
奧氏體化：1020℃/30分鐘，800-500℃之間
在真空爐中以1.1℃/秒的速度冷卻。
回火：各種溫度2次×2小時
試樣尺寸：80×80×80mm
(圖)?VANADIS 4 EXTRA的尺寸改變與回火溫度的關(guān)系曲線
⑺CCT曲線
奧氏體化溫度1020℃，保持時間30分鐘。
(圖)?VANADIS 4 EXTRA的CCT曲線
⑼深冷處理
模具若需獲得*穩(wěn)定的尺寸，可依下列方法做深冷處理：
淬冷后立即深冷至-120至-150℃之間，保持3~4小時，然后回火。當進行高溫回火時，為了獲得期望的硬度，回火溫度應(yīng)降低25℃。形狀復(fù)雜的模具避免做深冷處理，以免增加破裂危險。
VANADIS 4 EXTRA的表面處理
一些冷作工具鋼為了降低摩擦和增加耐磨性，而進行表面處理。通常大部分采用氮化和通過PVD和CVD產(chǎn)生耐磨表面涂層。高硬度結(jié)合高韌性以及良好的尺寸穩(wěn)定性使得VANADIS 4 EXTRA非常適合進行各種表面涂層。
⑴氮化
氮化處理可以形成高硬度的耐磨和耐侵蝕的表面硬化層。
VANADIS 4 EXTRA通常在525℃左右高溫回火，所以氮化溫度不應(yīng)超過500-525℃，*好采用低于回火溫度的離子氮化。氮化后的表面硬度約為1150HV0.2kg.氮化層深度應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用而決定。
⑵PVD
物**相沉積PVD是用200-500℃之間的溫度來提供一種耐磨涂層的方法。
⑶CVD
化學(xué)氣相沉積CVD是使用1000℃左右的溫度來提供耐磨表面涂層，推薦模具在表面處理后應(yīng)在真空爐里單獨淬火和回火。
VANADIS 4 EXTRA的研磨性能
正確的研磨技術(shù)可避免形成研磨裂痕更能改進模具的壽命。切記經(jīng)低溫回火的模具對研磨引致失效更加敏感。應(yīng)使用經(jīng)過削銳，磨粒粘結(jié)松軟的砂輪。同時采用低的圓周線速度和使用足夠的冷卻也可降低因研磨造成破壞的機會。具有“冷切”性能的砂輪效果應(yīng)更佳。盡可能選用氮化硼（CBN）砂輪。
VANADIS 4 EXTRA的電火花加工——EDM
如果鋼材在硬化及回火后需要進行EDM加工，應(yīng)采用“精細放電”，即：低電流，高頻率。為提高模具性能，經(jīng)電火花加工后的表面應(yīng)進行研磨或拋光，然后以比原先回火溫度低25℃的溫度再回火一次。當大型尺寸或形狀復(fù)雜的VANADIS 4 EXTRA進行電加工前，應(yīng)在500℃以上的溫度進行高溫回火。



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