3.高温合金
高温合金是在600~1200℃高温下能承受一定的应力并具有抗氧化或耐蚀性的合金。按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。
(1)典型的铁基、镍基和钴基高温合金模具材料的化学成分(表7-99)
表7-99 高温合金模具材料的化学成分

注:1.A-286铁基合金经热处理后可被有效硬化,常用于热挤压黄铜模具,其使用寿命可达铬系热作模具钢的两倍以上。
2.Waspaloy镍基高温合金的工作温度可达815~1000℃,可用于挤压耐热钢零件或用于挤压钢管的凹模或芯棒等。
3.钴基高温合金在1000℃以上可保持很高的强度和抗氧化能力,S-816合金经固溶处理和时效后,具有比镍基高温合金更高的疲劳抗力,多用于热挤压模具,可获得较高的使用寿命。
(2)常用的钨钼基高温合金的化学成分(表7-100)
表7-100 常用的钨钼基高温合金的化学成分
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注:钨钼基合金的特点是熔点很高,高温强度高,耐热性与耐蚀性较高,膨胀系数小,耐疲劳性好,塑性好,便于加工成形,不粘合熔融金属。但在500℃以下易氧化,在再结晶温度以上将发生脆化。主要用于制造在较高温度下使用的模具,如铜合金、钢铁材料的压铸模和钛合金、耐热钢的热挤压模等。
(3)高温合金的热处理规范(表7-101)
表7-101 高温合金的热处理规范

注:高温合金一般需经过热处理。沉淀强化型合金通常经过固溶处理和时效处理。固溶强化型合金只经过固溶处理。有些合金在时效处理前还要经过一两次中间处理。固溶处理首先是为了使第二相熔入合金基体,以便在时效处理时使碳化物(如钴基合金)等强化相均匀析出,其次是为了获得适宜的晶粒度以保证高温蠕变性能和持久性能。
(4)高温合金模具材料的应用
1)铁基、镍基和钴基高温合金的工作温度可达到650~1100℃,广泛应用于制造铜热挤压模、钛合金热压成形模等。
2)钼基合金常用的有钼钛锆合金,在钼中加入质量分数分别为0.4%~0.5%、0.08%~0.10%和0.02%~0.03%的钛,锆和碳,适用于工作温度高于900℃的模具。
3)钨基合金也是一种难熔金属合金,在钨中加入质量分数分别为5%~10%、8%~10%和3%的钼、钴和钛,适用于铜合金、钢铁压铸模,奥氏体耐热合金的挤压模等,可获得良好的使用效果。