C碳的作用
碳對(duì)鋼的強(qiáng)韌性和耐磨性有重要影響,對(duì)于熱作模具鋼,含碳量增加,強(qiáng)度、硬度、耐磨性增加;但塑性、韌性下降。對(duì)于冷作模具鋼,含碳量增加,則抗彎強(qiáng)度及耐磨性增加;含碳量降低,韌性增加而抗彎強(qiáng)度及耐磨性降低,因此,抗沖擊及高強(qiáng)韌冷作模具鋼的含碳量是0.5%-0.7%,高耐磨性的模具鋼,含碳量為1.2%-2.3%。碳可以提高鋼的淬透性;但隨含碳量的提高,鋼的耐蝕性下降,焊接性能和冷成形性能變壞。
Cr鉻的作用
鉻提高鋼的耐蝕性能和抗氧化性能;增大淬透性,產(chǎn)生二次硬化效應(yīng),形成特殊的碳化物,提高耐磨性,特別是在改善鋼的使用性能的同時(shí),不損害其工藝性能;鉻還提高鋼的高溫強(qiáng)度,因此,鉻是冷作、熱作、塑料模具鋼的基本元素。
Mo鉬的作用
鉬提高鋼的二次硬化能力、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能;提高抗過熱敏感性、淬透性和強(qiáng)韌性,還可以抑制鋼的回火脆性;在耐蝕塑料模具鋼中提高耐蝕性能,特別是在氧化物介質(zhì)中的耐蝕性能;但增加脫碳的傾向性。
W鎢的作用
鎢的作用于鉬相似,在工模具鋼中形成堅(jiān)硬和穩(wěn)定的碳化物,在淬、回火鋼中提高紅硬性,鎢增強(qiáng)鋼的耐磨性及抗過熱敏感性的作用優(yōu)于鉬;但含鎢量增多使鋼的韌性明顯下降,目前趨于以鉬代鎢以改善韌性。
V釩的作用
釩強(qiáng)烈細(xì)化晶粒、強(qiáng)烈提高耐磨性和二次硬化能力,提高抗過熱敏感性;但含量過多會(huì)明顯惡化鋼的可鍛造性能和磨削性能,故鋼中的釩含量一般在0.2%-2%左右。
Ni鎳的作用
鎳是唯一的即可以提高鋼的強(qiáng)度、淬透性,又可以提高韌性的元素,但對(duì)耐磨性、二次硬化性能無貢獻(xiàn);而且明顯惡化工藝性能(可鍛性、軟化性和切削性)。因此,在冷作模具鋼中很少應(yīng)用,但在大截面的熱作模具鋼和塑料模具鋼中,加入少量的鎳以提高其淬透性和韌性。
Mn錳的作用
錳強(qiáng)烈提高淬透性,降低Ms點(diǎn),使淬火后鋼中殘余奧氏體量增加,從而減少淬火后的尺寸變形。因此,錳是空淬微變形冷作模具鋼的基本成分,也是高碳奧氏體無磁模具鋼的主要合金元素。由于錳加劇回火脆性及過熱敏感性,宜與Cr、Mo、V復(fù)合添加;因此,在抗沖擊及高韌性的冷作模具鋼中用量受到限制(Mn≦0.6%-0.8%)。
Si硅的作用
硅能強(qiáng)烈提高鋼的變形抗力及沖擊疲勞抗力,提高回火穩(wěn)定性和抗氧化性能,但也在一定程度上降低鋼的塑性、韌性和增大脫碳傾向。在傳統(tǒng)的抗沖擊鋼中,含硅量為0.5%-2.0%。硅含量較高時(shí),易導(dǎo)致加熱保溫過程中鋼中碳的石墨化。
Co鈷的作用
鈷可以提高高速鋼二次硬化效果,即提高紅硬性;顯著的改善含鎳的馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)韌性,使之具有很好的綜合力學(xué)性能;鈷提高耐熱鋼和熱作模具鋼的耐熱性和熱強(qiáng)性。
S硫的作用
硫是鋼中有害元素,硫于鐵化合生成FeS,與錳化合生成MnS,會(huì)增加鋼的熱脆性,降低鋼的強(qiáng)度和韌性。但是硫在鋼中的存在,改善了鋼的切削性能,為此,發(fā)展了含硫的易切削鋼,由于提高硫和錳的含量,形成較多的硫化錳(MnS),改善鋼的切削加工性能。
P磷的作用
磷是鋼中有害元素,增加鋼的脆性,尤其是低溫脆性(冷脆),也提高了鋼的回火脆性的敏感性,當(dāng)磷和錳共存時(shí),直到高溫回火范圍都產(chǎn)生回火脆性。但磷能提高鋼的強(qiáng)度和耐蝕性能,所以發(fā)展了含磷的低合金鋼和含磷的鋼軌鋼,以提高它們的耐蝕性能、耐磨性能和抗壓性能。