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压铸模具钢的选材方法
2025-10-23
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1、压铸模具的损伤形式
据统计，压铸模具的主要损伤形式如下图。其中，最主要的损伤形式是热龟裂，约占全体的78%，其他主要为熔损和大开裂。因此，压铸模具用钢的开发也是着重于提高耐热龟裂性和韧性，进行不断改良。
①热龟裂
热龟裂是压铸模具表面经反复加热和冷却所导致的热疲劳现象之一，是产生于压铸模具表面的细微裂纹。
热龟裂的形成机理如下所示。当金属熔液接触模具时，模具表面部分受热膨胀，同时因来自模具的束缚而形成压缩应力。当模具产品脱模后，模具冷却（向模具喷涂脱模剂）时，模具表面急剧冷却收缩，而同时因来自模具的束缚而形成拉伸应力。这仅是一个循环周期，而模具在实际的生产过程，由于反复加热、冷却，对模具表面产生压缩应力和拉伸应力的作用后，模具表面便会产生疲劳现象，最终导致热龟裂发生。
抑制热龟裂的发生，需要多方面的共同努力，比如强化内冷（水冷孔冷却）减弱外冷（脱模剂冷却）以降低模具表面温度的急剧变化从而减少热应力发生，增大拐角半径以减缓应力集中，改善加工精度以降低异常刀痕影响，放电加工部位充分研磨去除放电影响层等等。而对于模具材料而言，主要是提高模具硬度，包括适当提高材料硬度和通过氮化处理提高表面硬度，从而提高其疲劳性能。
②大开裂
引起大开裂的原因有多种，比如由热龟裂为起点，在载荷作用下扩展导致的开裂，自水冷孔发生的应力腐蚀开裂等等。
抑制大开裂的发生，对于模具材料而言，主要是使用韧性高的模具钢材料，特别是大型模具。
③熔蚀
熔蚀是指铝在压铸过程中，铝液与模具表面接触，形成铁和铝的合金并从模具表面剥离、脱落而造成的损伤现象。
抑制熔蚀，主要对策是防止模具表面温度过高以及实施镀层处理阻隔铝液与模具表面直接接触。
2、压铸模具用钢及其发展趋势
SKD6钢和SKD61钢与1956年被规定为JIS标准钢以来，在压铸模具方面一直得到了广泛使用。
为解决全球性环境问题和能源问题，对汽车人们更加追求低油耗和轻量化，铝合金材料的汽车零部件得到大力推广。由此，对压铸模具寿命等性能要求更高，为此，各种改良钢相继问世。
据调查，模具材料中Si的含量越低以及Mo的含量越高，其热龟裂深度越浅，即耐热龟裂性越好。
此外，减少Si含量有助于提高冲击韧度。这是因为熔炼-凝固时生成的粗大碳化物含量随含Si量降低而减少，其结果促进了碳化物的微细化和组织均匀化，从而使韧性和耐热龟裂性得到改善。
另外，增加含Mo量可提高淬透性和改善高温强度，适用于要求寿命长以及承受高负荷的大型压铸模具。
近年，薄壁件的成形也采用真空压铸和各种组合件的一体化成形，造成模具复杂化、大型化，因而对模具材料的淬透性也有了更高的要求。另外，为提高成形效率，有通过强化模具内部冷却而力求缩短成型周期的趋势，因此，冷却水孔增多且与模具表面的距离缩小，这就需要韧性更高的材料。因此，高性能高可靠性的模具材料越发显得重要。敝司为应对市场需求，开发并推出DHA-WORLD、DH31-EX等通过提高淬透性来改善大型模具心部韧性的钢种，并已作为北美压铸协会（NADCA，Noreth American Die Cast Associaton）标准的推荐钢种得到登记。
DHA-WORLD属于NADCA(北美压铸协会)的压铸推荐钢种的F分类。是通过对SKD61成分最优化设计,大幅改善了淬透性,大型模具中心部也可以获得高韧性，适用于制作中大型模具。在制作同样的模具时，由于韧性相比SKD61更好，可以适当提高模具硬度，从而达到提高耐热龟裂的效果。
DH31-EX属于NADCA(北美压铸协会)的压铸推荐钢种的C分类。是通过成分调整，并实施了重熔精炼，其淬透性、韧性以及高温强度均比DHA-WORLD更高，适用于制作大型模具。在制作同样的模具时，由于高温强度高，相比DHA-WORLD制作的同样的模具，热龟裂发生更晚。而且，由于韧性更高，可以保持相同韧性前提下更进一步提高模具硬度，达到更高的耐热龟裂效果。
据统计，压铸模具的主要损伤形式如下图。其中，最主要的损伤形式是热龟裂，约占全体的78%，其他主要为熔损和大开裂。因此，压铸模具用钢的开发也是着重于提高耐热龟裂性和韧性，进行不断改良。
①热龟裂
热龟裂是压铸模具表面经反复加热和冷却所导致的热疲劳现象之一，是产生于压铸模具表面的细微裂纹。
热龟裂的形成机理如下所示。当金属熔液接触模具时，模具表面部分受热膨胀，同时因来自模具的束缚而形成压缩应力。当模具产品脱模后，模具冷却（向模具喷涂脱模剂）时，模具表面急剧冷却收缩，而同时因来自模具的束缚而形成拉伸应力。这仅是一个循环周期，而模具在实际的生产过程，由于反复加热、冷却，对模具表面产生压缩应力和拉伸应力的作用后，模具表面便会产生疲劳现象，最终导致热龟裂发生。
②大开裂
引起大开裂的原因有多种，比如由热龟裂为起点，在载荷作用下扩展导致的开裂，自水冷孔发生的应力腐蚀开裂等等。
抑制大开裂的发生，对于模具材料而言，主要是使用韧性高的模具钢材料，特别是大型模具。
③熔蚀
熔蚀是指铝在压铸过程中，铝液与模具表面接触，形成铁和铝的合金并从模具表面剥离、脱落而造成的损伤现象。
抑制熔蚀，主要对策是防止模具表面温度过高以及实施镀层处理阻隔铝液与模具表面直接接触。
2、压铸模具用钢及其发展趋势
SKD6钢和SKD61钢与1956年被规定为JIS标准钢以来，在压铸模具方面一直得到了广泛使用。
为解决全球性环境问题和能源问题，对汽车人们更加追求低油耗和轻量化，铝合金材料的汽车零部件得到大力推广。由此，对压铸模具寿命等性能要求更高，为此，各种改良钢相继问世。
据调查，模具材料中Si的含量越低以及Mo的含量越高，其热龟裂深度越浅，即耐热龟裂性越好。
另外，增加含Mo量可提高淬透性和改善高温强度，适用于要求寿命长以及承受高负荷的大型压铸模具。
近年，薄壁件的成形也采用真空压铸和各种组合件的一体化成形，造成模具复杂化、大型化，因而对模具材料的淬透性也有了更高的要求。另外，为提高成形效率，有通过强化模具内部冷却而力求缩短成型周期的趋势，因此，冷却水孔增多且与模具表面的距离缩小，这就需要韧性更高的材料。因此，高性能高可靠性的模具材料越发显得重要。敝司为应对市场需求，开发并推出DHA-WORLD、DH31-EX等通过提高淬透性来改善大型模具心部韧性的钢种，并已作为北美压铸协会（NADCA，Noreth American Die Cast Associaton）标准的推荐钢种得到登记。
DH31-EX属于NADCA(北美压铸协会)的压铸推荐钢种的C分类。是通过成分调整，并实施了重熔精炼，其淬透性、韧性以及高温强度均比DHA-WORLD更高，适用于制作大型模具。在制作同样的模具时，由于高温强度高，相比DHA-WORLD制作的同样的模具，热龟裂发生更晚。而且，由于韧性更高，可以保持相同韧性前提下更进一步提高模具硬度，达到更高的耐热龟裂效果。
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