铸造模具的使用性能

铸造模具材料包括锌合金、铝合金、铜合金、铸铁、模具钢等，由于模具钢材质的热锻模、压铸模的使用寿命   引人观注，且模具钢在铸态及锻态时性能差异较大，因而目前关于铸造模具材料的研究多是针对铸造模具钢来进行的。铸造模具钢不仅要有优异的使用性能，同时还要有好的铸造性能，以成型各种线型复杂的模具。

1、铸造性能

锻模、压铸模的形状尺寸一般都较为复杂，因而要求铸造模具钢   有足够好的铸造性能，以成型模具能完整的形状及较高的尺寸和表面精度。然而遗憾的是，多数锻造模具钢都是低碳中、高合金钢，模具钢流动性较差，且缩松、缩孔倾向大。如目前广为使用的H13钢，其流动性能一般，缩松、缩孔倾向较大，由于Cr含量较高，铸造表面易出现麻点。

有鉴于此，日本采用往高碳工具钢(如SK3钢)中加入Cr或Cr，Mo，V元素的方法，既利用高碳钢优异的铸造性能，又加入足够的合金元素以模具钢的力学性能，用该钢种铸出的模具具有较高的精度，然而经过实践发现，该铸造模具钢中的先共晶碳化物极易沿晶界长大，导致模具较早失效，其价格性能比高于传统机加工模具。之后又往SKD61(H13)钢中加入Ni以模具钢的性能及冲击韧性。研究结果表明，加Ni的SKD61钢浇铸的模具不仅具有光洁的表面，而且冲击韧度也有提高。

2、力学性能

从铸造模具的使用情况来看，铸造模具常在使用过程中因脆性断裂而报废，其原因主要是由于铸造模具钢与锻造模具钢的材质差异而引起的。

铸造模具钢未经过轧制或锻造处理，因而保留了铸钢凝固过程中出现的偏析、缩松、缩孔以及晶粒粗大等缺陷，从而使铸造模具钢的力学性能普遍低于锻造(或轧制)模具钢。一些模具钢在铸态和锻态时的力学性能对比，模具钢在铸态时的强度与锻态接近，但韧度相差较大，因此在使用过程中模具易出现脆断而导致报废。

70年代末，P.R.Beely等人在研究陶瓷型精铸模具时，就对铸造模具钢进行了较为深入的研究。他们采用往韧性较好的马氏体时效钢基体加入碳化物进行的方法进行了系列试验研究，取得了较好效果。该类模具钢只需经过简单的热处理，就550HV的硬度，并且冲击韧度不低于传统的模具材料，尺寸稳定性也相当好，收缩小于0.09%，且各相同性。

前苏联也对铸造模具钢进行了深入研究，他们通过往钢中加入金属和稀土元素进行微合金化，以及用氮化钒，组织细化等方法，成功出一系列铸造模具钢。

武汉机械工艺研究所在80年代也研制了ZDM1，ZDM2，ZYM2型热作模具钢。在相同的条件下，采用该钢种制造的锻模寿命比5CrNiMo机加工模具的寿命提高了50%以上。