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新型高溫熱鍛模具材料GIN439高溫合金
高溫熱鍛模是指在高溫(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。一般使用的熱鍛模材料為5CrNiMo5CrMnMo,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。
GIN439高溫合金是以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，高溫穩定性好，抗氧化性好，熱疲勞性能及沖擊韌性優異，特別適合制作熱鍛模，國外已經大批量使用該合金用作高溫模具材料。
在高溫的工作環境下5CrNiMo等普通模具材料的屈服強度和抗拉強度遠低于GIN439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。GIN439合金在高溫下，不僅強度遠高于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GIN439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。
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在600℃時GIN439的屈
表1?5CrNiMo鋼與GIN439合金在不同溫度下的抗拉強度比較
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20℃? |
300℃? |
600℃? |
700℃? |
5CrNiMo? |
1500?Mpa |
1100?MPa |
400?MPa? |
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GIN439? |
1390?MPa? |
1250?MPa? |
1200?MPa? |
1000?MPa? 表2?5CrNiMo鋼與GIN439? 合金在650℃工作溫度下使用的抗拉強度比較
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GIN439? ? |
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1140?MPa? ? |
1140?MPa? ? |
1140?MPa? ? |
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1155?MPa? ? |
1090?MPa? ? |
GIN439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GIN439合金的硬度高于5CrNiMo一倍以上，良好的高溫硬度使GIN439合金具有良好的高溫耐磨性。
一般的熱作模具鋼的高溫穩定性都不好，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GIN439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1000小時，組織穩定，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GIN439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。GIN439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。抗氧化良好。
綜上所述，GIN439合金非常適用于600度以上使用的熱鍛模、擠壓墊、熱擠壓模、壓鑄模等材料。
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