模具材料的組織應均勻、無缺陷、方向性少、如果有雜志,不僅影響模具的裂紋、強度、熱疲勞性能,而且還影響熱處理變形。壓力鑄造可以鑄出形狀復雜、精度高、表面粗糙度小并且具有良好力學性能的零件。對于壓鑄模具來說應具備哪些性能要求呢?
(1)具備一定的高溫強度與韌度
壓鑄模具受到熔融金屬注入時的高溫、高壓和熱應力作用,容易發生變形,甚至開裂。因此,模具材料在工作溫度下應具有足夠的高溫強度與韌度,以及較高的硬度。
(2)優良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩定性
高溫熔融金屬高速注入模具和澆鑄后脫模時,均產生較大的摩擦作用,為保證模具長期使用,模具在工作溫度下應均有較高的耐磨性。大量連續生產的壓鑄模具,長時間處于一定溫度作用下,應持續保持其高硬度,而且應不粘模及不產生氧化皮。因此,模具還應具有良好的抗氧化性與回火穩定性。
(3)良好的熱疲勞性能
壓鑄模具表面反復受到高溫加熱與冷卻,不斷膨脹、收縮,產生交變熱應力。此應力超過模具材料的彈性極限時,就發生反復的塑性變形,引起熱疲勞。同時,模具表面長時間受到熔融金屬的腐蝕與氧化,也會逐漸產生微細裂紋,大多數情況下,熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的最重要因素。
(4)高的耐熔融損傷性
隨著壓鑄機的大型化,壓鑄壓力也在增大,已從低壓的20~30MPa,提高到高壓150~500MPa。高溫高壓澆鑄可產生明顯的熔融損傷,模具應對此具有較大的抵抗力。為此,模具材料必須具有較大的高溫強度,較小的對熔融金屬親和力,模具表明粗糙度要小,并附有適當的氧化模、氮化層等保護層,而不存在脫碳層。
(5)淬透性好、熱處理變形小
一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態的模具材料雕刻型腔,然后熱處理,得到所需要的硬度,或將模具材料先進行熱處理,得到需要的硬度,再雕刻型腔。先雕刻型腔后熱處理的制造方法,有高的硬度和強度,不易產生熔損與熱疲勞。無論用哪一種方法進行熱處理,得到均一的硬度是必要的,所以要求淬透性好,特別是先雕刻型腔后進行熱處理,要用熱處理變形小的材料,這點對于尺寸大的模具尤為重要。
(6)較好的被削性與磨削性
壓鑄模型腔都經切削加工制成,所以模具材料應具有較好的被削性。必須指出,耐磨性好的材料,其被削性一般較差。許多模具鋼就是如此,雖在退火狀態,其基體部分還是較硬。再加堅硬的碳化物,一般切削困難。
為獲得較光滑的壓鑄件,要求模具型腔表面的粗糙度值小,所以對模具材料也應具有較好拋光性能。
(7)材料內部組織無雜質無缺陷