高溫?zé)徨懩J侵冈诟邷?超過600度)下使用的鍛造模具。這種模具的使用條件十分惡劣,不但要承受超高溫而且還要承受高的沖擊力?,F(xiàn)在一般使用的熱鍛模材料為5CrNiMo 5CrMnMo,H13,3Cr2W8V等鋼種,但是這些鋼種在使用時,由于承受高溫以及大應(yīng)力,所以這些材料的在溫度超過600度時使用情況都不是很好。
IN718是以Ni為基體,在合金中加入鋁,鈦以形成金屬間化合物進行r’(Ni3AlTi)相沉淀強化。這樣就使得該合金具有高溫強度高,高溫穩(wěn)定性好,抗氧化性好,熱疲勞性能及沖擊韌性優(yōu)異,特別適合制作熱鍛模,國外已經(jīng)大批量使用該合金用作高溫模具材料。
在高溫的工作環(huán)境下5CrNiMo等普通模具 材料的屈服強度和抗拉強度遠(yuǎn)低于IN718合金,而且隨著溫度的升高、使用時間的延長屈服強度和抗拉強度急劇降低。IN718合金在高溫下,不僅強度遠(yuǎn)高于5CrNiMo 合金鋼,而且隨著溫度的升高屈服強度和抗拉強度變化不大,并且IN718合金在使用條件下超過1000小時抗拉強度下降小于5%。而5CrNiMo等常規(guī)模具鋼材料650度高溫下累計接觸時間不超過8小時就已經(jīng)因失效而報廢。因此,溫度愈高,時間愈長,他們之間的差別愈大。
在600℃ 時IN718的屈服強度是5CrNiMo 的2.4倍,而在650℃ IN718是5CrNiMo 的3.4倍。由于IN718合金具有這種優(yōu)良的高溫強度,鍛造時在溫度升高到500-800℃時,IN718不變形。
IN718合金的高溫硬度在熱鍛模的工作溫度范圍也明顯高于5CrNiMo 而且從室溫至800℃,硬度保持在同一水平,與此相反5CrNiMo 從400-600℃硬度幾乎成直線降低。在500℃時,兩種材料硬度相同,到600℃時IN718合金的硬度高于 5CrNiMo一倍以上,良好的高溫硬度使IN718合金具有良好的高溫耐磨性。
一般的熱作模具鋼的高溫穩(wěn)定性都不好,從450℃到600℃回火由于組織中碳化物球化,所以鋼一直在軟化,硬度不斷降低,而IN718合金為單一奧氏體鋼,不存在相變。在正常熱處理后,在600-700℃加熱長達(dá)1000小時,組織穩(wěn)定,硬度變化很小。因此5CrNiMo等熱作模具鋼使用過程中受鍛件加熱,是一個回火軟化過程,材料強度不斷降低,而IN718可以保持良好的的強度性能,這一特點對于制作熱鍛模來說極為有利。
熱鍛模在高溫下工作,因此材料必須具有良好的抗氧化性能。Cr是主要的抗氧化元素。5CrNiMo鋼中僅含有0.7%左右的Cr表面在高溫下形成低含量的氧化膜(Fe3Cr)2O3 。這種氧化膜多孔,而且很容易被工件材料所磨掉。IN718合金含有18%的Cr,所以在表面形成致密而且防護性良好的以Cr2O3為主的氧化膜??寡趸己?。
綜上所述,IN718合金非常適用于600度以上使用的熱鍛模、沖頭、熱擠壓模、壓鑄模等材料。它在撫順鋼廠的鍛錘襯墊上的使用壽命是5CrNiMo鋼使用壽命的15倍以上。