高导热率(高导热系数)工模具钢DHA-Thermo的特性及开发背景|东莞市弘超模具科技北京赛车pk10投注


高导热率(高导热系数)工模具钢DHA-Thermo的特性及开发背景

高导热率(高导热系数)工模具钢DHA-Thermo的特性及开发背景

DHA-Thermo模具钢的特性及开发背景

DHA-Thermo钢是兼具35W/(m.K)~37W/(m.K)高导热系数和必要力学性能的新型压铸模具钢,特别适用于需减轻烧结和增大压铸凝固速度的场所,较之DHA1(JIS SKD61)钢,DHA-Thermo钢的轴芯温度下降了140K,从而细化了与轴芯接触的素坯的表层铸造组织,并增大了其凝固速度。DHA-Thermo钢的应用使压铸时间缩短30%,整体铸造时间缩短10%,实现了压铸的高效率生产。

DHA-Thermo钢的特性概念图

DHA-Thermo钢的开发背景
冷却压铸金属模具的目的是:
①因凝固速度的增大而缩短铸造时间,并细化铸造组织;
②因减轻了烧结和热疲劳龟裂而延长模具使用寿命。
所以,为了将生产成本与铸造成本直接挂钩,模具的冷却就处于重要的技术地位。近年来,生产周期的缩短和铸造技术的进步导致模具高温化,从而进一步增强了模具冷却的重要性。为了大幅度改善模
具的冷却能力,增设模具内部的冷却回路是有效的。但这些方法易受模具结构的制约,而且还增大了水冷孔裂纹的危险性。因此,有时不改变内冷方案,而采用高导热系数的钨合金生产模具。然而钨合金的冷却能力虽然优良,可是其强度和韧性却成了需要解决的新问题。
    在上述背景下,对兼具高导热系数和优良力学性能的模具钢的潜在需求大而迫切。因此,日本大同特殊钢株式会社研究了高温工具钢的高导热系数化问题。首先,根据估算模具冷却时间的数值解析
结果,将导热系数目标定为37W/(m。K)。并且根据合金元素和特性的关系研究了模具用钢的成分,从而开发了既确保比原通用钢DHA1(JIS SKD61)钢高1。3~1。6倍的导热系数,又具有金属模具所必需的力学性能的工具钢---DHA-Thermo。
DHA-Thermo钢是具有原通用钢没有的“高导热率(高导热系数)”这一全新概念的工(模)具用钢。在完成作为热交换器任务的压铸模上,冷却能力的高低是重要的实用性能。

DHA-Thermo钢的特性
    将DHA-Thermo钢的特性与作为压铸模具用钢的代表DHA1(JIS SKD61)进行了比较。从钢的导热系数对温度的依存性可知,在模具断面内温度范围内的673K以下,开发钢的λ达到了37W/(m.K)的目标
值;而在室温下开发钢的λ为DHA1(JIS SKD61)的1.6倍。
    根据DHA-Thermo和DHA1(JIS SKD61)两种对比钢从1303K等速冷却时的相变特性。开发钢临界冷却速度较小(为DHA1的1.2~1.9倍),作为高温工具钢而确保了必要的淬透性。
    分析研究以4K/s冷速急冷后再回火为44HRC(C洛氏硬度)状态的金相组织:DHA-Thermo和DHA1(JIS SKD61)两种钢的Ms点(即上马氏点)是同等的,且各自的金相组织并无明显差别。但另一方面,
贝氏体相变温度高的开发钢在慢速淬火时的组织易粗大化。
    调查了钢的冲击值与其淬火时冷却速度之间的关系,结果表明:冲击值随冷速的增大而增高,无论是DHA-Thermo,或是一般用途的H13系列钢,还是作为高级材料的DH31-Super钢均遵循此变化规律。
而且,在各种冷却速度(0。01℃/s~4℃/s)下,DHA-Thermo钢的冲击值都高于一般H13系列钢而低于高级材料的DH31-Super、Uddeholm ORVAR Supreme及Uddeholm DIEVAR。其高的原因是DHA-Thermo钢的断裂起点的粗大碳化物较少之故;其低的原因是DH31-Super、Uddeholm ORVAR Supreme及Uddeholm DIEVAR钢的纯净状态对淬透性的影响较大,这也验证了经特殊(如电渣重熔)精炼的材料韧性高。
    将急冷材进行3.6ks回火后的硬度变化表明,较之DHA1(JIS SKD61)的最高硬度53HRC,DHA-Thermo钢的最高硬度约低3HRC(即为50HRC),但后者获得最高硬度的温度却为873K,比前者高出75K。另
外,此两种钢的高温抗拉强度并无明显差别,且高温延伸率和断面收缩率也是同等的。
    关于机械疲劳强度、延迟断裂强度、切削性能、耐熔损性、焊接性,DHA-Thermo与经特殊熔炼的
DH31-Super、Uddeholm ORVAR Supreme及Uddeholm DIEVAR钢也无太大差别。
    特别需要指出的是,在DHA-Thermo钢的使用方面,必须注意淬火、尺寸、氮化等关键点:
①由于环境气氛的不同,DHA-Thermo钢加热时的表层脱碳较DHA1(JIS SKD61)钢更显著,故淬火加热应在真空状态下进行。因DHA-Thermo钢的淬透性没有DHA1(JIS SKD61)模具钢高,故推荐其冷却宜在4bar以上的压力下进行。

②使用尺寸(单重)应≯40kg。
③DHA-Thermo钢的氮化层软而且深,从其在823K经10.8ks盐浴氮化处理的硬度分布可知,其表层硬度为800HV~900HV,较之DHA1(JIS SKD61)钢约低250HV;而其氮化层深度约为0.2mm,是DHA1(JIS SKD61)钢的1.4倍。

DHA-Thermo钢的详细技术资料,敬请浏览产品展示栏目--日本大同高热传导率热作模具钢_DHA-Thermo技术资料

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