压铸模主要零件材料的选用与热处理要求

这部分主要讲述热处理

压铸模零件所用材料是根据其工作条件、作用部位及其受力大小、装配的配合形式和热处理要求等方面来考虑。

压铸模零件中最重要的零件是与金属液接触的成型零件。压铸过程中，成型零件在工作时经受机械损伤、化学侵蚀和热疲劳的反复作用。主要有以下几个方面：

(1) 在生产每一个压铸件的过程中，型腔表面除受金属液冲刷之外，还吸收金属液在凝固过程中放出的热量。由于热传导，型腔表面层温度急剧上升，与内部产生很大的温度梯度，从而产生内应力。金属液充填时，型腔表面先达到高温而膨胀，模具内部温度低，相对的膨胀量较小，使表面层产生压应力。开模后，型腔表面与空气接触受到压缩空气及涂料的激冷而收缩，从而产生拉应力。这种交变应力随着压铸次数增加而增加，当超过模具材料的疲劳极限时，表面层即产生塑性变形，在晶界处产生裂纹，此即为热疲劳。

(2) 含有氢、氧等活性气体的金属液与模具型腔表面接触，使其被氧化、氢化和气体腐蚀。此外，金属液高压高速冲刷、冲击型腔表面，使型腔表面冲蚀磨损，金属向型壁粘附或焊合，加剧表面层的应力状态。

 (3)压铸件从模具中推出时，模具还要承受机械载荷。

由上可知，成型零件的工作条件是极其恶劣的，而热疲劳导致的热裂纹是成型零件被破坏的最常见原因。成型零件选用的材料应该在高温时仍具有足够强度和适当硬度；导热性好，抗热疲劳性能良好；膨胀系数小，热处理时变形小；高温下不易氧化，能抵抗熔融金属的黏附和侵蚀以及有良好的加工性能。由于被压铸材料的温度差别较大，因而对压铸模的材料及性能要求也不同。锌合金、镁合金、铝合金压铸模的材料必须具有高的回火抗力和冷热疲劳抗力及良好的渗氮(或氮碳共渗)工艺性能。铜合金压铸模因工作条件更差，故模具材料还需有高的热强度，以防止变形和开裂，还要有高的导热性，以减少温度梯度，从而降低热应力。目前，常用的压铸模成型零件材料为低碳铬钨钒耐热钢(合金工具钢中的一种)，牌号为3Cr2W8V。同时，对新钢种进行研究开发，如H13(4Cr5MoSiV1)。压铸模成型零件、浇注系统常用的材料和热处理要求见表5-1。

表5-1       压铸模成型零件常用材料及热处理

各类非成型零件材料根据各自受力情况、装配性质、热处理要求等不同而有所不同。如对于间隙配合的零件应具有适当的淬透性、良好的耐磨性、较小的热处理变形率和适当的强度。对于受力零件、结构零件和紧固零件等，则应有足够的强度和刚度。