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针对存在的问题,对今后我国模具用材料和模具热处理技术的发展,提出如下建议:
加速模具钢生产的制品化、精料化和模具钢经销的商品化我国每年模具用钢超过20万吨,且逐年增长。近年,国外模具钢的进口量,约占模具钢需要量的1/3,呈逐渐增加趋势。主要问题是我国模具钢的品种规格较少,模具钢生产的制品化、精料化和经销的商品化程度低。在一些工业发达国家,冶金企业供应经机加工的模具钢制品已达50~60%,而中国80%以上的模具钢仍以黑皮圆棒供货。越来越多的模具制造厂点要求在模具设计完成后,模具钢供应厂商能迅速提供所需钢材,减少库存钢材数量,缩短制模周期。中国钢材生产企业尚不适应这一商品市场机制,这是进口模具钢材在中国日益扩大的重要原因。大力推广应用性能优良的新型模具钢不断完善模具钢钢种系列
我国已开发出不少有一定特色的新型模具钢,其中一些钢的性能优异,达到或超过国外同类钢的水平。但这些新钢的推广数量和应用范围不够大,主要原因是由于中国模具钢的生产尚未走制品化、精料化的道路而经销方式不适应商品市场的要求,解决了这些问题,这些性能良好的新型模具钢有广阔的推广前景,将会产生巨大的经济效益。
中国已经有了较完整的模具钢系列,尚需不断提高其质量,扩大应用,在应用中进一步存优去劣。同时,有选择地开发先进模具钢,完善中国的模具钢系列,例如开发粉末冶金模具钢,多元易切削系塑料模具钢,建立玻璃、陶瓷,耐火砖和地砖等成形模具用钢系列等。
进一步提高模具钢的质量我国某些特殊钢厂已采用新的冶金设备和工艺生产模具钢,如炉外精炼、真空冶炼、快锻机和精锻机等,一些模具钢的质量有大幅度提高,如D2、P20等钢已批量出口,出口产品的质量可以达到国际先进水平。工业发达国家一直在努力提高模具钢的纯净度、致密度、均匀性和质量稳定性。国外有的企业规定在高纯度模具钢中[O]<10ppm,[H]<2ppm,[S]<50ppm,因为钢的纯净度的进一步提高可以显著提高钢的韧性和疲劳性能。对大型模具还必须采用真空除气、高温扩散退火,减少合金元素的偏析,并使用等向锻选工艺,提高等向性,使模具钢的横向和厚向的塑性和韧性达到纵向的80~90%以上。我国还需要在这方面进一步开展工作。
加强先进模具热处理技术的推广与应用
模具的可控气氛热处理与真空热处理应进一步得到发展、推广和应用。一些行之有效的模具表面热处理技术,应完善其工艺,加强其推广和应用。提高装备和工艺材料的制造水平,加强热处理专业厂的建设。
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温度跨越350℃谓之高温。高温用钢是指在高温下具有较高强度的钢材。
在石油化工装配里,高温并伴有腐化的管道必须应用耐腐化材料;高温、不伴有腐化的管道则应应用高温、高压无缝钢管。
碳素钢的上限应用温度为425℃阁下,跨越该温度时用沸腾钢和Al沉着钢比Si沉着钢更为优胜。然则,碳素钢在425℃阁下会引起石墨化现象,致使强度降低,所以必须添加合金元素以改良碳素钢的高温强度。
Mo在Fe中固溶成为稳定的碳化物,可进步蠕变强度。
从经济的来由推敲,在高潮强度许可的情况下有应用低合金钢的偏向。例如,在英国拟以削减Cr含量并加V的Cr-Mo-V钢代替2.25Cr-1Mo钢;在美国拟以0.5Cr-0.5Mo代替1.25Cr-0.5Mo钢等。
不锈钢(18Cr-8Ni~25Cr-20Ni)的高温强度高,特别是18-12MoL、18-8-Ti、18-8-Nb等合金元素的影响更为优胜。
一般在没有耐腐化性问题的场合,在规定的范围内,含碳量高的不锈钢,其高温强度也高。
一般面心立方晶体构造的奥氏体不锈钢即使在600℃以上也比体心立方晶体构造的铁素体钢的蠕变强度高。
在Fe内零丁添Ni至28%以上时,在常温下也不会形成奥氏体。可是,同时添加Ni、Cr至Cr18%、Ni8%时,便可形成奥氏体组织。并且Cr远比Ni价廉,所以18-8钢是最经济的奥氏体钢。
若在18-8钢内添加Mo,Nb,Ti,Mo可强化基质;Nb、Ti则形成碳化物,从而可改良高温强度。
比18-8不锈钢的高温强度更高的材料有复合添加多种元素的19-9DL、HS-88、17-14CuMo等,其他为稳定不锈钢基体而添加Co的Fe-Cr-Ni-Co系合金,其代表的钢种有G-18B、N-155。
近年来开辟了添加Mn的合金钢,在英国有Esshetel250(添加6%Mn,10%Ni,15%Cr,1%Mo,1%Nb,0.25VB),在美国有Kromarc58(添加10%Mn,22%Ni,15%Cr,2.25%Mo,0.25%V,0.23%N B Zr),比18-8系合金钢的高温强度更高,是火力发电锅炉用钢管所注目标材料。
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SA-335P91是马氏体高合金钢,耐高温高压,一般是用在电厂的高温高压主管道上的。ASME或者ASTM标准里面都可以查到。SA-335P92材料是美国钢号ASTM A335 P92,为马氏体类耐热钢,近些年在火力发电厂用的较多,主要是主蒸气管道和再热蒸气管道。主要合金成分为Cr:9%,Mo:1%等。可用在超超临界机组、600摄氏度以上。 SA-335P92钢是在SA-335P91钢的基础上,适当降低了Mo元素的含量,同时加入了一定量的W,将材料的钼当量(Mo+0.5W)从P91钢的1%提高到约1.5%,该钢还加入了微量的硼,经上述合金化改良后,与9%Cr系列的其他常用耐热钢相比,其耐高温腐蚀和抗氧化性能相似,但高温强度和蠕变性能得到了提高。天津荣盛建成商贸有限公司
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