這是模具鋼ppt，包括了模具鋼概況，模具鋼的化學(xué)成分，模具鋼中合金元素的作用，熱作模具鋼中合金元素的作用，模具鋼冶煉工藝的選擇，模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn)等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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第9章 模具鋼的冶煉 主講人：姚春發(fā) 高工 9.1模具鋼概況 9.1.1模具鋼的含義 模具鋼按照用途，可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼三類。不同類別模具鋼的含義如下。 1.冷作模具鋼的含義 在常溫下，用于制造金屬冷塑性變形、壓力成形、冷剪切的模具或刃具用鋼，如冷沖剪、冷擠壓、剪切、滾壓、冷鐓鍛等所用的模具和刃具用鋼，稱為冷作模具鋼。 2.熱作模具鋼的含義 在髙溫下（約高于400℃），用于制造金屬熱塑性變形、熱壓力成形、熱剪切 的模具或刃具用鋼，如熱鍛造、熱擠壓、壓力鑄造、熱剪切等模具或刃具用鋼，稱為熱作模具鋼。 3.塑料模具鋼的含義 在腐蝕介質(zhì)環(huán)境中，用于制作塑料制品成型加工使用的模具，稱為塑料模具 鋼。 9.1模具鋼概況 9.1.2模具鋼的基本特性 1.耐磨性 代表模具鋼耐磨性能的指標(biāo)是鋼的硬度。模具鋼的硬度越高，模具的耐磨性越 好。 2.強(qiáng)度和韌性 模具鋼應(yīng)具有高的屈服強(qiáng)度和沖擊韌度。強(qiáng)度和靭性是保持模具在巨大的沖擊 應(yīng)力和壓應(yīng)力的聯(lián)合作用下，不變形、不開裂的重要條件。 3.高溫抗氧化性能 模具鋼的抗氧化性能，主要取決于鋼中含鉻量。隨著含鉻量增加，鋼的抗氧化 性能提高，耐氧化溫度相應(yīng)增高。 9.1模具鋼概況 4.疲勞強(qiáng)度 模具鋼的疲勞強(qiáng)度，主要取決于鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)尺寸和 分布狀況等，同時(shí)還受到鋼中雜質(zhì)元素的影響。 5.拋光性能 模具鋼的拋光性能主要取決于鋼的純凈度。具體來講，要求鋼中非金屬夾雜物 的數(shù)量少、粒度小、分布均勻。對(duì)鋼的拋光性能影響較大的是球狀氧化物和氧化鋁 類型的夾雜物。減少這些夾雜物的數(shù)量具有重要意義。 6.加工性能 模具鋼要求具備良好的熱加工塑性、冷機(jī)械加工性能、熱處理和焊接工藝性能 等，以便于制成形狀復(fù)雜、精度較髙的各種模具。 9.1模具鋼概況 9. 1.3 模具鋼的化學(xué)成分 9.2模具鋼中合金元素的作用 9.2.1冷作模具鋼中合金元素的作用 1.碳元素的作用 碳是冷作模具鋼中最重要的核心強(qiáng)化元素，鋼中含C0.60%~2.30% (質(zhì)量分 數(shù)）。 （1）形成碳化物保持鋼的耐磨性能碳主要同鋼中的Cr、W、V形成具有高熔 點(diǎn)、高硬度和穩(wěn)定的碳化物，通過熱處理呈彌散狀在基體組織中均勻析出，獲得很 高的硬度以保持模具鋼的高耐磨性能。 (2)降低鋼的韌性和加工性能碳對(duì)冷作模具鋼的不利作用是降低鋼的塑料和沖擊韌度。隨著鋼中含碳量的升高，鋼的塑性、籾性和冷熱加工性能下降。 9.2模具鋼中合金元素的作用 2.鉻元素的作用 冷作模具鋼按含鉻量分為中碳低鉻、髙碳低鉻、高碳高鉻三種。含鉻量（質(zhì) 量分?jǐn)?shù)）低鉻小于7.5%髙鉻為11% ~13%。 （1）形成碳化鉻，提高鋼的耐磨性能 （2）提髙鋼的淬透性，隨著鋼中含鉻量的增加，冷作模具鋼的淬透性提商，顯 著地改善了鋼的熱處理工藝性能。 3.釩元素的作用 冷作模具鋼中含釩量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.10% ~2.20%，釩是重要的碳化物形 成元素。 （1）提高鋼的耐磨性能，釩是強(qiáng)碳化物形成元素。 （2）細(xì)化鋼的起始晶粒度，冷作模具鋼中，含釩量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）小于0.50% 時(shí)，釩在鋼中主要以氮化物VN的形式存在。 （3）增加耐回火性和析出硬化效果，鋼中以VC形式存在的釩，可以提高鋼的 耐回火性，增大回火后組織和性能的穩(wěn)定。 9.2模具鋼中合金元素的作用 4.鎢元素的作用 （1）形成鋼回火時(shí)二次硬化鎢在冷作模具鋼中，以同碳、鐵形成復(fù)合碳化物 (W， Fe)6C的形式存在于鋼中。 （2）改善鋼的熱處理工藝性能含鎢量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.50% ~ 1.00%時(shí)，鎢能提高鋼的淬透性。 （3）使鋼中一次碳化物晶粒粗化含鎢較高的冷作模具鋼，鋼液凝固時(shí)容易析 出粗大的M6C碳化物。粗大碳化物沿晶界分布，降低了鋼的髙溫塑性，給鋼的熱 加工帶來困難。 9.2模具鋼中合金元素的作用 5.鉬元素的作用 （1）提高淬透性和耐回火性鉬與鉻、鎢元素相似，能提髙冷作模具鋼的淬透 性，有利于獲得性能均勻的模具。另外，鉬有利于提高鋼的耐回火性。 （2）形成碳化物提高耐磨性能鉬與鎢同屬強(qiáng)碳化物形成元素。在冷作模具鋼 中以M2C、M6C的形式存在，在細(xì)化鋼的晶粒、鋼的二次硬化與提高耐磨性能等 方面，起著重要的作用。 9.2模具鋼中合金元素的作用 9.2.2熱作模具鋼中合金元素的作用 1.碳元素在熱作模具鋼中的作用 碳在熱作模具鋼中的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.35% ~0. 65%，遠(yuǎn)低于在冷作模 具鋼中的含量。 （1）提高鋼的韌性和強(qiáng)度，。熱作模具鋼中，碳主要用于同鉻、鉬、鎢、釩、鈮 等元素形成復(fù)合碳化物M6C和M2C、MC，起強(qiáng)化作用。 （2）降低鋼的高溫性能。隨著鋼中含碳量的增加，碳降低髙溫抗氧化性能、高 溫?zé)岱�(wěn)定性、高溫疲勞強(qiáng)度，以及抗熱裂紋等性能。 9.2模具鋼中合金元素的作用 2.鉻元素在熱作模具鋼中的作用 鉻是熱作模具鋼中重要的合金元素。鉻在鋼中的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.50% ~5. 50% (1)提高鋼的耐熱性能 鉻在高溫下，在模具工作表面形成一層Cr203保護(hù)膜，保護(hù)金屬不繼續(xù)氧化，抑制高溫工件的熱侵蝕，提高模具的使用壽命。 （2）鉻的其他作用 鉻能提高鋼的淬透性、強(qiáng)度、靭性等。 9.2模具鋼中合金元素的作用 3.釩元素在熱作模具鋼中的作用 提高高鉻熱作模具鋼的高溫硬度 隨著含釩鋼高溫硬度的提高，鋼在高溫下的耐磨性能明顯增加，使模具的使用 壽命得到延長(zhǎng)。釩在細(xì)化晶粒、防止高溫晶粒粗化和提高耐回火性等方面 所起的作用，與在冷作模具鋼中相同 4.鎢、鉬元素在熱作模具鋼中的作用 鎢主要以碳化物WC的形式存在于鋼中。其作用是使鋼 在高溫時(shí)具有高的硬度，增強(qiáng)高溫耐磨性能。 鎢同鉬共同作用，使熱作模具鋼在高溫下，具有髙的強(qiáng)度、硬度和耐回火性。 鉬在鋼中的作用熱作模具鋼中，含鉬量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.20% ~ 3.5%。主要作用是提高鋼的高溫組織穩(wěn)定性、增加變形抗力，減少模具變形量， 延長(zhǎng)模具的使用壽命。 9.2模具鋼中合金元素的作用 9.2.3塑料模具鋼中合金元素的作用 1.鉻元素在塑料模具鋼中的作用 1）提高鋼的耐蝕性 2）提高鋼的耐磨性能 2.鎳在塑料模具鋼中的作用 （1）調(diào)節(jié)模具鋼的組織結(jié)構(gòu) （2）降低鋼的退火硬度以利于加工 （3）提高鋼的淬透性 （4）抑制鋼加熱時(shí)晶粒粗化 9.2模具鋼中合金元素的作用 3.銅在塑料模具鋼中的作用 少數(shù)鏡面塑料模具鋼中，加人質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.80% ~3.00%的銅，其作用如下： （1）改善鋼的耐蝕性銅能降低鋼的電極電位，提高耐蝕性，特別利于改善耐 點(diǎn)蝕性能。 （2）改善鋼的切削加工性能銅能改善鋼的切削加工性能，有利于模具精加 工，提高加工精度和表面質(zhì)量。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9.3.1模具鋼冶煉工藝的選擇 1.模具鋼的冶金質(zhì)量控制重點(diǎn) （1）準(zhǔn)確控制鋼的化學(xué)成分化學(xué)成分的控制要點(diǎn)包括：碳化物形成元素與含 碳量的平衡與控制；鋼中硅、錳元素含量的控制；沉淀硬化鋼中鋁、鈦元素的控 制；降低合金元素的偏析等。 （2）鋼中碳化物和晶粒度的冶金控制高碳高合金模具鋼中，一次碳化物的細(xì) 化和分布均勻性的控制；晶粒度大小及其均勻性的控制等。 （3）鋼中非金屬夾雜物的控制降低夾雜物的數(shù)量，控制夾雜物的形態(tài)，細(xì)化 夾雜物的尺寸。減少夾雜物對(duì)鋼的疲勞強(qiáng)度、高溫裂紋、表面拋光性能等影響。 （4）降低有害雜質(zhì)在鋼中的含量為了提高模具鋼的純凈度，以改善鋼的塑性 和韌性等性 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 3.模具鋼的冶煉工藝選擇 常用的冶煉工藝方法有：中頻感應(yīng)爐冶煉、真空感應(yīng)爐冶 煉，以及由這兩種冶煉方法與電渣重熔組合的雙聯(lián)法等。 （1）中頻感應(yīng)爐冶煉模具鋼的特點(diǎn)用于冶煉模具鋼時(shí)，中頻感應(yīng)爐冶煉具有 以下特點(diǎn)。 1）能經(jīng)濟(jì)有效地回收模具鋼返回料。 2）降低模具鋼中的磷、硫含量。 3）便于控制模具鋼的化學(xué)成分。 4）生產(chǎn)費(fèi)用低。 5）冶金產(chǎn)品質(zhì)量存在的問題。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) （2）真空感應(yīng)爐冶煉模具鋼的特點(diǎn)用于冶煉模具鋼時(shí)，真空感應(yīng)爐冶煉具有 以下特點(diǎn)。 1）鋼中非金屬夾雜物含量低。 2）降低鋼中氣體含量，提高鋼的純凈度。 3）準(zhǔn)確地控制鋼的化學(xué)成分。 4）冶金產(chǎn)品質(zhì)量存在的問題。 5）生產(chǎn)費(fèi)用高。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) （3）電渣重熔模具鋼的特點(diǎn)電渣重熔是二次精煉手段，在模具鋼生產(chǎn)中得到 比較廣泛的應(yīng)用。電淹重熔模具鋼具有以下特點(diǎn)。 1）降低鋼中非金屬夾雜物含量。 2）改善碳化物的不均勻性。 3）改善鋼錠表面質(zhì)量，提高成材率。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9. 3.2改善高碳高鉻模具鋼中碳化物的不均勻性 1.高碳、高鉻模具鋼中碳化物的形成與特點(diǎn) （1）碳化物的形成與特點(diǎn)高碳高鉻鋼液的凝固溫度范圍很寬，即從析出第一 個(gè)固相質(zhì)點(diǎn)到完全凝固的溫度區(qū)間很寬。在此溫度區(qū)間為碳化物的形成、長(zhǎng)大和聚 集提供了充足的時(shí)間。 （2）碳化物的不均勻性主要指帶狀碳化物的分布狀況。因?yàn)榫W(wǎng)狀碳化物在金屬變形 時(shí)，晶粒細(xì)化以后，網(wǎng)狀碳化物可能會(huì)消失。 碳化物不均勻度對(duì)模具鋼性能的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 1）降低冷作模具鋼的軔性。 2）增加模具鋼的異向性。 3）降低模具鋼的室溫抗拉強(qiáng)度。 4）降低拋光性能， 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 2.控制鋼中碳、鉻含量改善碳化物的不均勻性 高碳高鉻冷作模具鋼中，主要碳化物是由碳和鉻組成的（Fe，Cr)7C3。因此， 控制住鋼中碳、鉻含量具有重要作用。 （1）鋼中含碳量的控制。在高碳高鉻冷作模具鋼中，并非含碳量越高鋼的耐磨 性能就越好。耐磨性能不僅取決于碳化物的數(shù)量，更重要的是取決于碳化物的存在 形態(tài)。 （2）鋼中含鉻量的控制。鋼中碳化物的數(shù)量主要取決于含碳量。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 3.通過電渣重熔改善碳化物的不均勻性 電渣重熔鋼液的凝固速度是相同尺寸模鑄鋼錠的5 ~6倍。鋼液的 快速凝固，有利于碳化物的顆粒細(xì)化和均勻分布。 為使碳化物顆粒細(xì)化和分布均勻，在電渣重熔工藝上應(yīng)采取下列措施。 (1)采用小錠型重熔 (2)低熔化速度淺熔池工藝重熔 (3)選用小的填充比重熔 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 4.感應(yīng)爐冶煉改善碳化物不均勻性的措施 感應(yīng)爐冶煉高碳高鉻模具鋼，澆注鋼錠和直徑大于100mm的供電渣重熔用自 耗電極時(shí)，必須采取以下措施來改善碳化物的不均勻性。 (1)選用結(jié)構(gòu)合理的鋼錠模。選用鋼錠模的原則是加快鋼液在錠模中的凝固速 度。 (2)實(shí)行低溫快澆的澆注工藝。高碳高鉻模具鋼應(yīng)當(dāng)采用低溫快澆方法，澆注 鋼錠錠身部分。 （3）鋼錠均勻化退火，改善碳化物的不均勻性 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9.3.3模具鋼中非金屬夾雜物的控制 1.非金屬夾雜物對(duì)模具鋼的危害 鋼中夾雜物對(duì)其工藝性能和使用性能帶來一定危害。其危害具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 (1)脆性夾雜物對(duì)模具鋼的危害 脆性夾雜物是使 鋼產(chǎn)生裂紋的源頭。隨其含量的增加，鋼的 強(qiáng)度和沖擊軔度明顯下降；鋼中裂紋的出現(xiàn) 率增大，最終導(dǎo)致鋼的耐疲勞性能下降 （2）塑性夾雜物對(duì)模具鋼的危害塑性 隨著鋼中夾雜物含量的增加，沖擊韌度下降，而 沖擊靭度的異向性也明顯增大。 （3）夾雜物增大模具表面粗糙度 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 2.電渣重熔降低模具鋼中非金屬夾雜物 電渣重熔去除模具鋼中非金屬夾雜物的效果是顯著的。但是，必須 掌握以下工藝參數(shù)和操作要點(diǎn)，才能得到良好的精煉效果。 有效降低模具鋼中夾雜物的電渣重熔操作要點(diǎn)如下： （1）冶煉自耗電極時(shí)選擇合理的終脫氧制度 電渣重熔用自耗電極中氧化物的 形態(tài)，對(duì)重熔過程夾雜物的去除效果有明顯的影響。 （2）采用小電渣鋼錠和小充填比重熔 與大錠型和大充填比（自耗電極橫斷 面積與結(jié)晶器橫斷面積之比值）相比，小錠型小充填比重熔具有低熔化速度。低 熔化速度重熔時(shí)，自耗電極末端熔滴細(xì)小，鋼渣接觸的比面積增加，精煉效果增 大，有利于去除夾雜物。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) (3)降低熔渣中不穩(wěn)定氧化物含量 電渣重熔模具鋼時(shí)，大多采用CaF2- Al203-Ca0渣系，其中CaO是因CaF2分解后自然形成的組分。除此以外，熔渣中 還含有一定數(shù)量的不穩(wěn)定氧化物，包括FeO、Si02、MnO。這些氧化物在高溫下， 會(huì)引起鋼液中易氧化元素的氧化，而增加重熔鋼中新的內(nèi)生夾雜物。 (4)清除白耗電極表面的氧化物 中頻感應(yīng)爐或其他爐型澆注的自耗電極表 面，存在一層氧化物薄層。其中包括FeO、Si02、MnO、Cr203等氧化物。重熔時(shí)， 這一層氧化膜熔人熔渣，將增加鋼中含氧量與夾雜物數(shù)量。 (5)降低電渣重熔渣層上方氧分壓 重熔時(shí)，可在渣層上方用氬氣或氮?dú)膺M(jìn)行 保護(hù)。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 3.鋼液噴粉處理降低模具鋼中非金屬夾雜物 利用惰性氣體作載體，通過專用噴粉裝置將CaF2-CaC2粉劑噴人感應(yīng)爐內(nèi)，對(duì) 鋼液進(jìn)行脫氧與脫硫，達(dá)到精煉的目的。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9.3.4模具鋼中硫和磷含量的控制 1.硫、磷對(duì)模具鋼性能的影響 模具鋼中，磷和硫在鋼液凝固過程中，分別以低熔點(diǎn)共晶 沿晶界析出，產(chǎn)生晶界脆化，降低鋼的塑性。局部磷、硫偏析區(qū)會(huì)產(chǎn)生裂紋，降低 鋼的力學(xué)性能。 (1)磷、硫含量對(duì)模具鋼熱疲勞性能的影響 隨著鋼中磷、硫含量的降低，鋼中熱 裂紋數(shù)量和裂紋平均長(zhǎng)度均明顯的下降。 (2)磷、硫?qū)δ＞咪摏_擊軔度的影響 磷、硫能降低熱作模具鋼的沖擊韌度。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 2.降低模具鋼中含硫量的措施及脫硫能力的分析 雙聯(lián)法冶煉模具鋼時(shí)，可能采取的脫硫措施及其脫硫率，以及所能達(dá)到的含硫 量列于表9-16。 表9-16雙聯(lián)法冶煉中、高碳模具鋼時(shí)的脫硫能力 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 3.高碳高鉻冷作模具鋼噴粉脫硫 (1)鋼液噴粉設(shè)備 噴粉用的粉劑裝人噴粉罐6內(nèi)，載體氬氣自氬氣瓶11經(jīng)減壓后進(jìn)人噴粉嘴3， 將罐內(nèi)粉劑經(jīng)鋼管2，以一定壓力噴人鋼液進(jìn)行脫硫反應(yīng)。噴粉時(shí)，感應(yīng)爐1的頂 部設(shè)一防噴濺罩，噴粉用鋼管自罩頂開孔伸人鋼液。鋼管為耗品。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) (2)噴粉脫硫的原理 由氬氣作載體吹人鋼液的CaC2-CaF2粉劑，在高溫下 CaC2發(fā)生分解，析出金屬鈣同硫結(jié)合 (3)噴粉脫硫的操作要點(diǎn) 1)粉劑的準(zhǔn)備。 2)輸送用氣體。 3)噴吹時(shí)間和粉劑用量 4)噴粉脫硫的操作安全。 (4)噴吹過程鋼液化學(xué)成分的控制 熔清后除去熔化期爐渣，造新渣以螢石為 主，加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%左右的石灰，形成流動(dòng)性良好的薄渣層。提升鋼液溫度到 1560 ~ 1580℃，取樣品進(jìn)行化學(xué)分析后，準(zhǔn)備噴粉脫硫。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 4.中碳熱作模具鋼的噴粉脫硫 噴粉脫硫是簡(jiǎn)便有效的脫硫方法，在中碳、高碳低合金鋼的脫硫中得到有效的 利用。這種脫硫方法完全可以用于中碳熱作模具鋼。 5.電渣重熔降低模具鋼中含硫量 （1）電渣重熔的脫硫效果 通過高CaF2- A1203渣系和CaF2-Al203-Ca0渣系重熔之后，鋼中含硫量大幅度下降，脫硫率達(dá)到 30% ~60%。熱作模具鋼的脫硫率達(dá)到40% ~60%，隨著原始鋼中含硫量的升高，脫硫率增加。經(jīng)過電渣重熔鋼中硫化物夾雜明顯下降，顆粒被細(xì)化。 （2）電渣重熔過程鋼中含磷量的變化 中、高合金鋼和熱作模具鋼，經(jīng)電渣重 熔之后，鋼中含磷量呈增加趨勢(shì)。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 6.高碳高鉻模具鋼的強(qiáng)還原渣脫磷 以下內(nèi)容介紹強(qiáng)還原性CaC2-CaF2渣脫磷工藝。 （1）強(qiáng)還原渣脫磷的基本原理 1）渣中CaC2高溫分解反應(yīng)。在渣層上空強(qiáng)還原性或中性氣氛下，當(dāng)鋼渣溫度 達(dá)到1500 ~1600℃時(shí)，CaC2將發(fā)生以下分解反應(yīng)： (CaC2)(g) =Ca(g)+2 [C] 反應(yīng)產(chǎn)物碳被鋼液吸收，轉(zhuǎn)參與脫磷反應(yīng)。 2)鈣與鋼液中磷的化合反應(yīng)。鈣與磷按下式反應(yīng)形成磷化鈣： 3Ca(g) +2 [P] = [Ca3P2](L) 3)脫磷產(chǎn)物磷化鈣上浮進(jìn)人爐渣。 [Ca3P2](L)=(Ca3P2)(L) 4)將含有磷化鈣的爐渣、從爐內(nèi)清除出去，并進(jìn)行氧化處理。因?yàn)椋珻a3P2 與水接觸后會(huì)產(chǎn)生劇毒氣體PH3，對(duì)人體造成危害。必須對(duì)爐渣進(jìn)行吹氧處理分解 Ca3P2。氧化反應(yīng)如下： (Ca3P2)(s) +4O2(g) =P2O5(s) +3CaO(s) 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) (2)強(qiáng)還原渣脫磷的操作步驟 脫磷的操作過程 1)對(duì)鋼液進(jìn)行深度脫氧和脫硫。 2)造強(qiáng)還原脫磷渣。 3)渣層上空保持還原性或中性氣氛。 4）促進(jìn)鋼渣界面的脫磷反應(yīng)。 5）結(jié)束脫磷操作。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) （3）鋼液化學(xué)成分的控制強(qiáng)還原渣脫磷過程中，鋼液化學(xué)成分的變化如圖所示 脫磷期間，鋼液中鉻、錳含量不變，硅含量微升； 磷、硫含量下降，碳含量明顯升高。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) （4）影響強(qiáng)還原渣脫磷效果的因素 采用CaC2-CaF強(qiáng)還原淹脫磷時(shí)，為了取 得良好的脫磷效果，應(yīng)重視下列問題。 1）渣中CaF2含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)保持在20% ~ 30%，主要起降低渣熔點(diǎn)和磷化鈣的活度，提高脫磷效率的作用。 2)渣中MgO (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）含量應(yīng)小于 10%，其他不穩(wěn)定氧化物如FeO、MnO、Si02的含量應(yīng)盡量低控。MgO含量（質(zhì)量分 數(shù)）超過10%會(huì)顯著降低脫磷率。 3)碳化鈣的使用量應(yīng)同鋼中含碳量相適 應(yīng)。 4)原始含磷量與脫磷率的關(guān)系。 5)脫磷爐渣的吹氧處理與鋼液回磷。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9.3.5稀土元素改善模具鋼的性能 熱作模具鋼中加人少量稀土元素，可以起到改善碳化物和夾雜物的形態(tài)、細(xì)化 鋼的晶粒、凈化和強(qiáng)化晶界等作用，從而提高模具鋼的力學(xué)性能。 1.稀土元素細(xì)化晶粒的作用 少量稀土元素還能抑制高溫奧氏體晶粒長(zhǎng)大，使淬火后鋼的組織更 加均勻和細(xì)化。最終提高了鋼的強(qiáng)度和韌性。 2.稀土元素凈化晶界作用 稀土元素 可以降低有害雜質(zhì)元素在晶界中的含量，對(duì)晶界起到凈化作用。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9.3.6模具鋼鋼錠的冷卻與退火處理 模具鋼鋼錠包括模鑄鋼錠和電渣重熔鋼錠，都必須重視鋼錠的冷卻與退火。否 則將會(huì)造成不必要的損失。 1.鋼錠的脫模與緩冷 大部分模具鋼屬于中、高碳合金鋼。鋼液在錠模內(nèi)凝固階段產(chǎn)生很大的體積收 縮，高碳高鉻模具鋼會(huì)達(dá)到10%以上。巨大的體積變化將產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。 凝固后，鋼錠自高溫冷卻過程中，又發(fā)生組織轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生很大的應(yīng)力。 2.模具鋼鋼錠的退火處理 鋼錠的退火處理是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)工序。對(duì)于模具鋼鋼錠尤其重要。通過退火 處理達(dá)到以下三個(gè)目的： 1）消除鋼錠內(nèi)部積蓄的內(nèi)應(yīng)力，減少內(nèi)部產(chǎn)生裂紋或開裂的幾率。 2）降低鋼錠表面金屬硬度，便于鋼錠修整與清除表面缺陷。 3）改善鋼錠凝固過程中，產(chǎn)生的結(jié)晶組織缺陷和雜質(zhì)元素的偏析。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 9.3.7真空感應(yīng)爐與電渣重熔雙聯(lián)法冶煉模具鋼 為了適應(yīng)塑料模具鋼的發(fā)展，要求提高模具用鋼的純凈度，降低鋼中非金屬夾 雜物含量；提高鋼的致密度，減少疏松和偏析。為此，真空感應(yīng)爐結(jié)合電渣重熔的 雙聯(lián)法，將成為高純凈塑料模具生產(chǎn)的最佳工藝選擇。 1.鏡面塑料模具鋼對(duì)冶金質(zhì)量的要求 （1）鋼中非金屬夾雜物含量要低夾雜物中脆性夾雜對(duì)模具拋光性能影響最 大，其次是塑性硫化物夾雜。 （2）鋼的致密性要高鏡面塑料模具用鋼，要求鋼的低倍組織致密；鋼中雜質(zhì) 元素形成的疏松、偏析少；碳化物偏析少；碳化物細(xì)小分布均勻 （3）鋼的硬度要高而均勻模具鋼硬度高低，取決于鋼中含碳量和碳化物形成 元素含量。硬度均勻與否，則決定于碳化物在鋼中分布的均勻性。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 2.真空感應(yīng)爐冶煉鏡面塑料模具鋼的操作要點(diǎn) 真空感應(yīng)爐冶煉，以3Cr2NiMnMo (718)為例，介紹操作要點(diǎn)。 (1)冶煉用原材料的選擇 冶煉原材料包括：原料純鐵、鉻鐵、鉬鐵、電解 鎳、電解金屬錳、增碳材料等。要求原材料清潔少銹蝕，磷、硫和夾雜物含量低。 (2)降低鋼中氧和非金屬夾雜物含量 鋼中溶解氧的含量極低，絕大部分是以 氧化物夾雜形式存在。 降低鋼中非金屬夾雜物采取的措施如下： 1)加強(qiáng)熔化期鋼液脫氧操作。 2)加強(qiáng)精煉期內(nèi)碳脫氧操作。 3)澆注自耗電極應(yīng)采用擋渣器，防止少量熔渣進(jìn)人電極棒錠。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) (3)精煉期操作要點(diǎn) 熔化期末鋼液沸騰平靜后，冶煉轉(zhuǎn)向精煉。首先，提高 鋼液溫度和冶煉真空度。當(dāng)溫度達(dá)到1560 ~ 1580℃，真空度達(dá)到l~3Pa時(shí)，冶煉 進(jìn)人精煉期。其操作要點(diǎn)如下： 1)取分析試樣。 2)控制鋼液精煉時(shí)間。 3)調(diào)整碳、硅、錳等元素含量。 (4)鋼液的預(yù)熔渣脫硫 將預(yù)先熔化制備的含CaO=80% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、CaF2 = 20% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）脫硫渣粉（0~5mm)約0.2%加入鋼液表面，攪拌鋼液進(jìn)行 脫硫。 9.3模具鋼的冶煉工藝與操作要點(diǎn) 3.鏡面塑料模具鋼電渣重熔操作要點(diǎn) （1）降低鋼中非金屬夾雜物的措施 鋼中非金屬夾雜物，對(duì)鏡面塑料模具鋼的 拋光性能和模具表面粗糙度產(chǎn)生極為不良的影響。 （2）提高電渣重熔鏡面塑料模具鋼的脫硫率 鋼中含硫量對(duì)模具表面粗糙度帶 來極為不良的影響。eKm紅軟基地

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