我国压铸模具钢研究新进展

摘要/Abstract

摘要： 介绍了我国压铸模具钢材料研究新进展。通过研究合金元素对压铸模具材料性能影响，开发出低Si、V及含Ni、Co、W等新型压铸模具钢；通过降低钢中S含量、采用Re改变夹杂形态和优化锻造工艺，材料等向性能达到90%以上；比较常规电渣重熔、气保电渣重熔和真空自耗三种工艺生产压铸材料，钢中N含量由150×10^-6、90×10^-6和40×10^-6，O含量由24×10^-6、15×10^-6和6×10^-6；利用ASPEX Explorer型金属质量分析仪对三种工艺夹杂物指数统计分析，采用真空自耗冶炼的非金属夹杂物数量呈指数减少，并且没有＞5 um的非金属夹杂物，材料冲击性能大幅提升，7mm × 10mm无缺口冲击功可达到450 J；制定高端压铸模具材料显微组织、无缺口冲击评价指标和规范；随着新能源汽车一体化压铸技术发展，未来压铸模具材料应用范围和需求量会越来越大，模具材料向着大型化、超纯净、高精度和长寿命方向发展。

关键词: 压铸模具钢, 研究应用, 进展

Abstract: The research and application achievements of die casting steel materials in China are introduced.By studying the influence of alloying elements on material properties of die material, a new die casting die steel with low Si, V and Ni, CO and W has been developed. By reducing the content of S in steel, using RE to change the shape of inclusion and optimizing forging process, the isotropic properties of the die-steel can reach more than 90%；To make a comparison between conventional electric slag, gas shielded electric slag and vacuum consumable process remelted three die-casting material, nitrogen in steel is respectively 150×10^-6,90×10^-6 and 40×10^-6, oxygen content in steel is respectively 24×10^-6, 15×10^-6 and 6×10^-6; By ASPEX Explorer metal quality analyzer inclusions index statistics and analysis of three kinds of technology, using vacuum consumable smelting exponential decline in non-metallic inclusions, non-metallic inclusions and no larger than 5 um, material impact performance boost, 7 mm × 10 mm gap impact energy can reach 450 J；To develop high-end die-casting mould material microstructure, the non-notched impact evaluation index standard and specification are established with the development of integrated die casting technology, the future mold material shall develop toward large-scale, super pure, high precision and long life direction.

Key words: Die-Casting Mould Steel, Development and Application, Progress

雷应华, 周许, 肖攸毅, 张永强, 张毅. 我国压铸模具钢研究新进展[J]. 特殊钢, 2022, 43(5): 1-6.

Lei Yinghua , Zhou Xu , Xiao Youyi , Zhang Yongqiang , Zhang Yi. New Development of Research on Die Steel for Die-Casting Steel in China[J]. Special Steel, 2022, 43(5): 1-6.

参考文献

[1] 深圳市模具技术协会.新型模具钢提升压铸模性能[J].模具制造,2019,19(10):11-12.
[2] 霍晓阳.提高H13热作模具钢等向性能研究[D].东北大学.2015:11-13.
[3] 张龙强.后疫情时代我国钢铁行业运行与模具钢行业发展[C].深圳：第十届全球模具材料及配件应用交流大会，2019:25-25.
[4] 周菲.吴日铭,周光群，等.微量稀土Ce对压铸模用钢组织及性能影响[J].上海工程技术大学学报,2020,34（2）163-164.
[5] 邓俊杰.Mo含量对5Cr%系热作模具钢组织和冷热疲劳性能的影响研究[D].昆明:云南理工大学,2021:67-69
[6] 周青春.硅在H13型热作模具钢中作用的研究[D].上海：上海大学，2012:151-153.
[7] 朱姣,马党参,周健.铬含量对热作模具钢热处理工艺及热稳定性的影响[J].材料热处理学报,2013,34(10):121-126.
[8] 郑铭达,吴红庆,左鹏鹏,等.V对H13型压铸模具钢箱变特性的影响[J].材料导报,2020,34(Z1):440-444.
[9] 张学友,左鹏鹏,何西娟,等.氮含量对热作模具钢4Cr4Mo2V热疲劳性能的影响[J].金属热处理,2017,42(1):9-14.
[10] 曾艳,吴晓春,夏书文,等.镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响[J].材料导报,2017,31(8):72-76.
[11] 邓俊杰,周健,刘建雄,等.CO对4Cr5Mo2V钢组织和强韧性的影响[J].金属热处理,2021,46(11):48-54.
[12] 张宇，黄泽军，张恒华，等.钴和镍对 4Cr5Mo2V 压铸模具钢抗热损伤性能的影响[J].上海金属，2021,43(7)7-8.
[13] 项少松,吴日铭,胡涛,等.钨对DIEVAR热作模具钢热稳定性的影响[J].热处理,2021,36(1):10-16.
[14] 黄宇,谢有,成国光,等.H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制[J].钢铁,2017,52(6):35-41.
[15] 康大韬，叶国斌.大型锻件材料及热处理[M].北京:龙门书局,1998:38-41.
[16] 冶金工业部.真空自耗炉熔炼[M].北京：冶金工业出版社，1991:26-30.
[17] 刘鑫刚,金淼,郭宝峰,等.大型锻件高温扩散均匀化机制研究及应用[D].青岛:燕山大学,2015:1-6.
[18] 唐文军，徐明华.高温均匀化对H13钢强韧性的影响[J].上海金属, 2002,24(2):14-17.
[19] 姜文鑫,梁航,杨海波,等.多向锻造对8418钢组织和力学性能的影响[J].机电工程技术,2021,50(5):6-10.
[20] 宛农,马陶然,刘建军,等. 一种交叉开扁镦拔H13类热作模具钢均质化锻造工艺:201610723384.9 [P].2016-08-26.
[21] 吕龙.H13系列模具钢微细化处理技术的研究[D].武汉：武汉轻工大学，2016：7-8.
[22] 孙立国,周健,马党参,等.锻后固溶预处理对H13钢退火组织和冲击性能的影响[J].金属热处理,2021,46(2):131-135.
[23] 闵永安,吴晓春,徐洛萍,等.高韧性-优质热作模具钢最关键指标[R]第四届模具实用制造技术交流年会.上海2005:293-301.
[24] 冯英育.工模具钢的韧性和延展性[J].视界，2011(12)11-13.
[25] 夏书文,左鹏鹏,吴晓春.国内外压铸模具钢发展概述[J].模具制造,2021,7:93-100.
[25] 马党参，陈在枝，刘建华.我国模具钢的发展机遇和挑战[J].金属加工（冷加工）,2008（8）：74-75.
[26] 中国国家标准化管理委员会.工模具钢：GB/T1299-2014[S].北京:中国标准出版社，2014:1.
[27] NORTH AMERICAN DIE CASTING ASSOCIATION. Special Quality Die & Heat Treatment Acceptance Criteria for Die Casting Dies：NADCA#207-2018[S].Illinois.2018:1.45-56
[28] 中国国家标准化管理委员会.热作模具钢第一部分：压铸模具钢：GB/24565.1-2017[S].北京:中国标准出版社，2017:1.14-15
[29] 中信证券.一体化压铸行业研究报告:压铸颠覆汽车百年制程,行业降迎黄金时代[EB/OL].
[30] 压铸周刊.一体化压铸成型-布勒集团亚太区高层访谈 [EB/OL].(2021-07-10)[ 2021-07-17].