無磁合金,是指沒有磁性或者弱磁性的硬質(zhì)合金材料。無磁硬質(zhì)合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)是新型硬質(zhì)合金材料意義重大的表現(xiàn)。無磁合金,是指沒有磁性或者弱磁性的硬質(zhì)合金材料。由于生產(chǎn)磁性材料的成型模具要求采用無磁性的材料,以往一直用無磁鋼,其模具性能較差,硬度低,使用壽命短,而且使用一段時間過后模具內(nèi)壁嚴重拉毛、變形等,進而影響磁性材料的尺寸精度和表面質(zhì)量。而今采用無磁硬質(zhì)合金,以其的性能代替無磁鋼可以成倍的提高工作效率。
無磁硬質(zhì)合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)是新型硬質(zhì)合金材料意義重大的表現(xiàn)。硬質(zhì)合金是以元素周期表第ⅣA、ⅤA、ⅥA族難熔金屬碳化物(如碳化鎢WC),以鐵族過渡族金屬(鈷Co、鎳Ni、鐵Fe)作為粘結(jié)相,通過粉末冶金工業(yè)燒結(jié)而成。以上碳化鎢都是無磁的,而Fe、Co、Ni都是有磁的,其居里點分別為770℃、1120℃、354℃。其中Ni(鎳)的居里點相對較低,可以通過一些方法將其降至室溫以下,用Ni做粘結(jié)劑是制取無磁合金的條件。
釩元素對于降低鎳的居里點是有效的,而VC(碳化釩)是硬質(zhì)合金好的晶粒長大抑制劑,增加VC(碳化釩)來生產(chǎn)無磁硬質(zhì)合金是一種新的方法。
添加一定量的VC試樣的磁導率(達到一點雙零級)與國內(nèi)現(xiàn)有的無磁硬質(zhì)合金產(chǎn)品的磁導率相比有發(fā)幅度下降,也比無磁鋼的磁導率低很多。VC在Ni中是有限固溶的,過量加入會導致VC的析出。從生產(chǎn)無磁合金的角度考慮,VC添加量在0.1~0.2%即可滿足要求。在WC-10%Ni合金中添加1%Cr3C2也得到無磁合金,但從磁導率和距離溫度(-6℃)來看,Cr3C2添加量較大而且無磁效果不如添加VC。
對無磁硬質(zhì)合金進行研究是磁性材料生產(chǎn)的必然要求。在WC-10%Ni硬質(zhì)合金中添加適量的VC,可以生產(chǎn)出性能的無磁硬質(zhì)合金。與其它方法相比?添加劑的數(shù)量少,無磁性能優(yōu)良。延續(xù)到終產(chǎn)品,只是視余氯量和形態(tài)不同,而具有程度的差異。含氯化合物在磁體中的夾雜存在,燒結(jié)中流動所產(chǎn)生的應(yīng)力及腐蝕,以及事后侵蝕作用的長期存在,都可能使磁體的脆性增大(局部或整體),被侵蝕部位的機械強度也將減弱。
按熱強性排列的主系列進行選材:
低合金調(diào)質(zhì)模具鋼(6G,6F2,6F3)→中鉻熱作模具鋼(H11、H12、H13)→鎢熱作模具鋼(H21,H22)。
非標準的熱作模具鋼:例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時,可以選擇6H1,6H2。
當要求模具以熱作耐磨性為主時,可以選擇D2,D4→M2,M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的,但其熱疲勞性(即冷熱抗疲勞裂紋)很差,不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。
在模具生產(chǎn)成本中,材料費用一般占10%~20%,而機械加工、熱處理、裝配和管理費用占80%以上,所以模具材料的工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易的主要因素之一。
可加工性
——熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;——冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬于過共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數(shù),以避免產(chǎn)生缺陷和廢品。另一方面,通過提高鋼的純凈度,減少有害雜質(zhì)的含量,改善鋼的組織狀態(tài),以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產(chǎn)成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀30年代開始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或?qū)е履>咪撝刑嫉氖脑?,發(fā)展了各種易切削模具鋼,以進一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
無磁模具鋼淬火溫度和熱處理變形
為了便于生產(chǎn),要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些,特別是當模具采用火焰加熱局部淬火時,由于難于準確地測量和控制溫度,就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。
模具在熱處理時,尤其是在淬火過程中,要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等,為模具質(zhì)量,要求模具鋼的熱處理變形小,特別是對于形狀復雜的精密模具,淬火后難以修整,對于熱處理變形程度的要求更為苛刻,應(yīng)該選用微變形模具鋼制造。