文：Lngoif Schruft
由轻金属压铸加工的零部件，今天几乎在所有生活领域不断扩大。每天所用以压铸工艺加工的铸件各种各样，从小的锌家具五金件，包括现代煎炸平底锅，锅以及通讯设备的外壳，到加工汽车工业结构件，对浇注技术都提出了挑战。
铸件重量从几克到50Kg以上十分不同，对模具以及所用的热工钢所提要求也各种各样。最近几年，质量要求大大提高，用于现代移动手机的最精细的铸件，对于金（银）编织结构，要求很高的表面质量。大量的结构工件，如：汽车门，要求具有光亮的上漆面，这样，对铸件的表面粗糙度以及热工钢的热稳定性，提出很高的要求。
这样的压铸件低成本生产，今天要求比以往更高功率的压铸模具，只有这样方能在相同短作业时内，生产大量部件质量铸件。
目前有三种国际标准的热工钢用作压铸模具材料，这三种材料具有能够生产经济性好高质量标准压铸件资格，随着铸件复杂性增加，以及铸件尺寸加大，已有标准热工钢，对于经济加工不能满足。
在对铸件质量以及所用热工钢特性不断提高要求的背景下，Kind co公司开发了三种具有最优性能的新型热工钢，叙述以下：
一、 压铸模具热工钢
表1所列除了三种材料号为1.2343，1.2344、1.2367常用热工钢的化学成分，还列了由Kindco开发的特种材料为TQ、HP及HTR热工钢的化学成分。在所有情况下，涉及的是主要合金元素为铬、钼及钒的马氏体热工钢；主要合金元素是以电解再熔工艺（ESU）生产的。
表1，压铸模具热工钢的化学成分
热工钢1.2343、1.2344及1.2367国际等级标准为DINENISO4957。1.2343钢的热强度和热韧性恰当配合，在欧洲是最常用于压铸模具的热工钢。1.2344钢以其较高的钒含量，要比1.2343有较高的热强度以及回火稳定性，然而，韧性较小。传统上，这种钢尤其在美国用的多。由于其3.00%高的钼含量，1.267钢较其他两种钢有明显好的热强度及回火稳定性，这样的优点是由于韧性明显丧失造成的。
新型特种热工钢TQ1和HP1是建立在最高纯正度准则上，这不仅表明磷和硫含量下降，还表明有害伴生元素含量迅速有效的下降，这样的有害元素主要是在废铁循环过程聚集的，对钢的韧性有负面作用。同样情况下可以识别的碳和硅的含量下降，在此范围对韧性施以积极影响。与上述的钼和钒含量组合，TQ1产生十分高的韧性，热强度，回火稳定性及热冲击稳定性特性组合。
HP1钢同样是建立在最高纯正度原则上。然而与TQ1相比，是其钼含量下降，以此，在钢的生产时候，要考虑合金元素钼的升。通过铌合金及推荐的硬度温度调整，HP1与TQ1达到一样的热强度。
第三种特殊钢——HTR的成份是旨在明显提高热强度，回火稳定性以及导热能力。因此，其铬的含量明显降低，减少的碳和铬的含量有助这种钢的韧性。
二、 所述钢的特性
特种热工钢的优点最好通过特性对比说明。
图表不仅是压铸模具热处理时一个重要的工作方法，而且也对热工钢正确选择有帮助。这样的图表明的是由于加热钢的硬度变化。图1，是所介绍钢的回火曲线，在此曲线图上，德国使用较少的1.2344钢未列上去。除了HTR钢，所列钢种在500——550度之间回火温度下表现有显明的二次硬度最大值。随着回火温度继续增加，硬度下降。由曲线下降坡度可以推断回火稳定性。回火曲线下降越陡，钢的回火稳定性越小，在浇注作业中钢的加热反应越敏感。与1.2343钢相比，此曲线证明1.2367钢有较好的回火稳定性，在550度之上回火温度技术范围，TQ１和HP１达到几乎与1.2367一样的回火稳定性。特种钢HTR由于其高的钨含量表现出较其余钢明显高的回火温度。二次硬度最大值不仅在约70度时移至较高的回火温度，在此最大值之上温度时曲线也降得比较小。#p#分页标题#e#
这些特种热工钢高的回火稳定性有使得由这样的钢加工的压铸模，较三种标准的钢能更好的承受作业加热。
为了能承受浇注作业高的机械载荷，压铸模具必须具有高温下足够强度，作为热强度的尺度，在图2表明了在增加检测温度时抗拉试验所测得的Rp0.2%屈服值，该值与检测温度有关，所有检测的钢首先淬火至Rm=1450起始强度并作回火。
所述清楚表明，直至约400℃检测温之前，钢的热强度无明显差别，当温度增高时，这些特殊钢，有明显高的热强度，与三种标准钢有明显差别。在此，HTR钢有着特高的热强度。
由于压铸模具机械载荷往往是冲击类型，所用的热工钢要具有高的韧性潜能，图3是所述钢硬度为45HRC的韧性彼此对比。在三种标准热工钢中，1.2343——1.2344——1.2367钢冲击韧性依次下降，然而，两种钢TQ1和HP1与热工钢1.2343相比，产生约25%较高的韧性潜能。 只有钨合金钢HTR，由于其高的热强度，产生较低的韧性水平，这样的韧性在确定这些钢通常淬火时应加以考虑（最高为42HRC）。
与每次浇注循环相关热冲击，是在模具轮廓上因与浇注的熔化金属接触及后来的喷洒冷却产生的，在压铸过程会引起模具钢的热疲劳，其结果是随着使用时间的增加，在轮廓表面形成网格状热震击裂纹。这样的裂纹不仅在铸件上仿制，增加铸件后来加工费用，还增加对模具的损坏。
模具钢的高热冲击稳定性，对于模具高的总工作寿命以及浇注程序的生产率有着决定性影响。
图4中的照片为在试验台试验热冲击裂纹的形成以及平均长度。此照片清楚表明，热冲击的稳定性是按1.2343——1.2344——1.2367——TQ1/HP1——HTR依次增加的。以这样的钢加工模具浇注光亮表面或密封槽的铸件是很重要的。
压铸模具热工钢的其他主要特性是导热能力，这主要决定循环时间及浇注过程的有效性。除此之外，高导热能有助于在模件内热应力平衡，有助于提高模具的工作寿命。
表2为在淬火及回火状态测得的钢导热能力对比。
三、 压铸模具的热处理
只有当对模具热工钢恰当淬火及回火，才能达到其所需特性，目前在世界范围进行真空热处理，使压铸模具达到技术水平。
Kind&CO公司在自己的工作中用的是欧洲最现代化及功率能力最好的真空淬火设施，在此，模具制造者采用的是大于5.500kg装料量的五个真空炉，作业者的知识与成熟的设备、工艺技术、使他们对成功的热处理，具有高的责任心。
为了成功地淬火与回火，要绝对遵守一定的基本条件，除了保持预先给定的淬火温度及所规定的时间，将超过300kg模件至少要作三次淬火，不超过300kg的至少是两次淬火。在此所进行的过程不允许加速——这会导致不可避免的质量损害。
对于Kind&Co.公司热工钢在表3所列的淬火温度和淬火时间为标准值。
四、 推荐应用
三种已知的热工钢，由于其特性多种多样，适合于大量标准压铸应用。在这些标准钢中，1.2343钢有最高的韧性，以此，在西欧大量应用。1.2367钢，有比较高的热强度，能有比较好的热冲击稳定性，因此，这样的钢，当模具对表面特性有较高的要求时，总是要用它。
上述特性比较说明，特种钢TQ1和HP1所表现出的特性组合，用标准的钢是不能达到的。
由于一个十分高的热强度和热韧性组合，这两种特性互相相反。那么TQ1表现有明显好的热冲击稳定性。这样的特种钢所加工的模具适合于压铸光亮的铸件。例如：汽车工业常常称之为结构之件的：车门及弹簧腿支承。#p#分页标题#e#
因为TQ1和HP1的特性广泛一致。就有一个在什么情况下该用什么样的钢的问题。此两种钢适合于加工的模具，是加工具有最高的表面要求尖锐边段，细小的圆角的铸件。这两种钢之间的抉择应根据模具的尺寸，因为在淬火时转换性能方面他们彼此是不一样的。TQ1钢在淬火时，所不希望的中间阶段转换（Bainitische umwandlung）迟到时间明显后推，这样的事实，尤其是对于大型模件，对机械性能有着正面影响，由此，两种钢会有一个与尺寸有关的差别；
对于大型件，如：汽车工业结构件的模具，首先用TQ1，对于壁厚小于约150mm的模件，要用HP1钢。
在应用特殊热稳定钢HTR时，一定要考虑，由于其高的热强度，这种钢的韧性潜能，相对于其他在此所述的钢要下降。该钢的使用为一个模具使用范围的部分模件，此范围承受着热载荷。其特高的导热性有助于防止铸造材料聚集地方铸件内的缩孔。在热承载特高的范围，可以用HTR，部分模件明显延迟热冲击裂纹的侵害。
五、 总结
在不断增大铸造产品品种的背景下，从家具、小五金到汽车可见的汽车车架，Kind&Co公司，作为材料首要提供者，开发了三种特殊热工钢，对普通标准化的热工钢进行补充。
TQ1和HP1由于将热强度、韧性及热冲击专门结合，成为优秀的钢种，其使用给铸造带来 显著的优点，以这样的钢种可以加工高表面质量的铸件，具有最小倒圆及锐边的产品，这种钢的使用证明是极好的。
这些特种热工钢的使用，明显延迟在模具表面有害的热冲击裂纹的出现。这两种钢的高导热性，对于显露出来的热应力有抵制作用。由TQ1或HP1加工的模具，不仅比由标准的热工钢加工的模具有较小维修保养时间，而且在通常情况下，可达到较高的总功率。为此，两种特种钢有助于经济性优化的压铸件生产。
HPR钢表现出十分高的回火稳定性和热强度，其导热能力同样大有提高，HTR主要用于受热力作用的部分模件。
