| 1. 用途： |
| CVD 鑽石車刀適用於切削不同的非鐵類 金屬材料，並且因鑽石鍍膜擁有良好的耐 磨耗性而能延長切削週期、提高生產產量。
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| Fig.1 CVDD 車刀光滑平坦的邊緣 |
| 2. 特色： | ||||||||||||||||||
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| 3. 建議加工參數： | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 4. 微觀結構： |
| SEM微觀結構顯示在經過拋光後的已完成鍍膜的車刀，其光滑平坦的切削刃的邊緣。 |
美國喬治亞理工學院研究團隊最近研發出一種能自行發電的奈米纖維，研究人員先在下方纖維上包覆一層以氧化鋅製成的奈米線，再在上方纖維上包覆黃金，當兩種纖維互相摩擦時即可產生電流。
在不久的將來，你只要穿著襯衫輕鬆走動，或許就能替iPod或手機充電，因為美國科學家已研發出一種能夠自行發電的奈米纖維技術，這種纖維只需經輕輕拉扯，甚至只是被微風吹過，就可以發電。
這項研究結合了奈米科技與壓電效應，所謂壓電效應，指的是在某些材料上施壓即可產生電力的作用。主持研究的喬治亞理工學院教授王中林指出，以纖維為基礎的奈米發電機制可從肢體活動中取得能源，是一種簡單且經濟的發電方式。
在 研究中，科學家先在纖維上包覆一層聚合物，再包上一層氧化鋅，接著把纖維浸在反應溶液中達十二小 時，促使奈米線自行生長，覆蓋住纖維，最後形成類似刷子般的結構。這些奈米線的直徑只有五十奈米，比人髮直徑還要薄上一千八百倍。科學家又在另一些纖維上 包覆著充當電極的黃金，當纖維隨著人體的活動互相拉扯時，奈米線即會與黃金互相摩擦，所產生的壓力即可發出電流。這項研究已發表在最新一期「自然」期刊 上。
據王教授表示，奈米線彎曲時即會產生電力，奈米纖維的作用就是能把身體的活動轉化為電力，而且最大的優點在於穿著者不必刻意費力活動就可發電。
研 究團隊目前已開發出面積只有數平方釐米的奈米纖維原型，但王教授估計，一平方公尺的奈米纖維可產生 約八十毫瓦的電力，足以替可攜式音樂播放器或手機充電。未來登山者或戰場上的士兵都可能穿著以這種纖維製成的衣服，此外這種纖維也可能用來替生化醫療或環 境監測所使用的微型感應器充電。
不過，在這種奈米纖維能被實際應用前，科學家還得先解決一個最大的障礙，那就是氧化鋅雖具有良好的防曬功能，但一遇水就會變質。假如研究團隊沒有解決氧化鋅奈米線的防水問題，這種神奇的發電衣進了洗衣機或淋過雨後，恐怕就會魔力盡失。
B.快速反應器此種型式之反應器包括有下列各種組件
a.可分裂燃料：通常使用 239／94pu 亦可使用
b.冷劑
c.控制器
d.燃料之稀釋劑
e.支撐上述組件之結構材料
f.燃料滲有可孕材料：適用於轉換用
實際上，目前運轉中之核子動力反應器均使用鈾－２３５做燃料，而以鈾－２３８稀釋之。反應器型式與設計之選擇，通常取決於經濟因素，並受國情影響，因此各國使用情形不甚相同。各國常用的反應器有
A.輕水式反應器-包括壓水式反應器和沸水式反應器二種
B.重水式反應器
C.高溫氣冷式反應器
D.快速孳生式反應器
E.其它型式反應器等
a.輕水反應器
包括壓水式反應器和沸水式反應器兩種，世界上大部分反應器均屬於此一類型
b.壓水式反應器（Pressurized Water Reactor ，簡稱 PWR）
c.沸水式反應器（Boiling Water Reactor，簡稱 BWR）
d.重水式反應器（Heavy Water Reactor，簡稱 HWR）
e.高溫氣冷式反應器（High Temperature Gas Reactor，簡稱 HTGR）
f.快速孳生式反應器（Fast Breeder Reactor，簡稱 FBR）
g.其他型式反應器（gas-graphite reactor）
h.其他反應器，例如氣體-石墨反應器採用天然鈾為燃料，而冷劑為壓之二氧化碳，並且以碳充當緩和劑使用。
核融合發電
核 融合能的發展就是為了解決人類永久的能源問題。由於核融合所需要之反應物為氘與氚，氘可由海水中提煉，氚則由鋰金屬與中子反應產生。以目前地球上海水中所 含的重氫（氘）若能全部以融合方式產生能源，則可供人類百萬年之需求，可說是無限的。因此,雖然要達到核融合發電商業運轉困難重重，仍有很長一段路要走， 但世界各主要國家政府，仍不惜每年投入相當的研究經費和人力進行為核融合商業發電的研究和努力。目 前核融合研究的兩大瓶頸 : 一是電漿性質及其不穩定性，此領域屬於電漿物理範籌，國外有許多大型研究設備建立在進行此方面之研究工作。另一個則是材料問題，由於 D-T 反應需將電漿加熱至 10KeV 以上相當於 1 億度的高溫，沒有任何材料可以容忍此種高溫，因此電漿是以懸空的狀態，用磁場來控制在圈圈餅形狀之容器內（Tokamak）。雖然如此，其容器壁仍需承受 因融合而產生之高能量中子束的撞擊，以及因（n，α）反應所產生之氦原子和由氘所造成之氘原子存於材料中。三種效應均對材料性質產生嚴重的影響，而三種因 素同時存在的效應則更必須研究清楚。
三、核融合發電之實用性與可行性
太陽能便是核融合反應所產生之能量，從我們對太陽能的需求便可知道：核融合是十分重要、強大、且極可能是人類未來賴以維生之能量來源想要利用核融合發電，最大的問題在於找到一種產生極高溫度（比太陽中心溫度還要更高）的方法，以及將如此高溫的氫原子侷限在某一區域內的技術，如此氫原子就可如太陽內部一樣融合成氦原子而放出能量了。由於核融合所產生的物質不具放射性，因此我們不會受到被放射性物質污染的危險，這是它有利之處。但是如果控制不當，核融合反應會產生類似氫彈的爆炸。如果未來人類有足夠的科技，能安全地控制核融合時，我們將不會再有所謂的「能源危機」了！
多數融合專家曾嘗試用磁場壓縮氫氣，壓到能夠讓融合作用持續發生的熱度，太陽能就是這樣產生的。可是，要維續高密度的氫氣團，比五十年前科學界開始融合試驗時所想像的要困難得多。
連堅信此一理論可行的科學家都說，要達到商業發電的地步，恐怕還要再經過幾十年的研究，也需要昂貴的反應爐。科學家把這種發電法比做「在爐子裡面燒煤炭」。
美 國科學家用強力Ｘ光把氫原子壓縮成接近太陽中心的狀況，等於「引爆一顆超小氫彈」，完成了熱能核融合 （thermonuclearfusion）。這種規模的爆炸不至危險，但可藉類似太陽產生能量的「融合」力發電。要怎麼設計一座機器，讓它能夠迅速連續 引爆核能，又不被炸毀，這是機械工程界的一大挑戰。加州利佛摩國家實驗室（LawrenceLivermoreNationalLaboratory）曾 經以強烈雷射光射到氫氣管的方法，引爆核融合。其他的科學家也試過用高度密集的氙或銫元素引燃氫氣內爆。三迪亞實驗室的 Ζ 加速器在九零年代中期，曾經創下放射二十兆瓦特Ｘ光的光輝記錄，可是離融合所需仍差得遠，實驗室主管一度想把加速器關閉。後來，研究人員設法改善加速器的 功能，把放射Ｘ光的功能增加十倍之多，最高可以放射兩百兆瓦特，從此變成融合研究的黑馬。該實驗室Ｘ光射進氫氣管數十億分之一兩秒之間所產生的能量，遠遠 超過全球所有發電廠所產生的總量。
四、核融合發電的優、缺點
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. 高 速鋼是一種含多量碳(C)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等元素的高合金鋼，熱處理後具有高熱硬性。當切削溫度高達600℃以 上時，硬度仍無明顯下降，用其製造的刀具切削速度可達每分鐘60米以上，而得其名。高速鋼按化學成分可分為普通高速鋼及高性能高速鋼，按製造工藝可分為熔 煉高速鋼及粉末冶金高速鋼。 普通高速鋼 高速鋼是製造形狀複雜、磨削困難的刀具的主要材料。 普通高速鋼可滿足一般需求。常見的普通高速鋼有兩種，鎢系高速鋼和鎢鉬系高速鋼。 鎢系高速鋼 典型牌號為w18Cr4V，熱處理硬度可達63-66HRC，抗彎強度可達3500MPa，可磨性好。 ‧ 鎢鉬系高速鋼 典 型牌號為W6Mo5Cr4V2，目前正在取代鎢系高速鋼，具有碳化物細小分佈均勻，耐磨性高，成本低等一系列優點。熱處理硬度同上，抗彎強度達 4700MPa，韌性及熱塑性比w18Cr4V提高50％。常用於製造各種工具，例如鑽頭、絲錐、銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等，可以滿足加工一般工程材 料的要求。只是它的脫碳敏感性稍強。 另一牌號的普通高速鋼為W9Mo3Cr4V，這是中國近幾年發展起來的新品種。強度 及熱塑性略高於 W6Mo5Cr4V2，硬度為HRC63-64，與韌性 相配合，容易軋制、鍛造，熱處理工藝範圍寬，脫碳敏感性小，成本更低。這三個牌號的普通高速鋼在中國市場的比例分別為:W18Cr4V，16.5％； W6Mo5Cr4V2, 69％;W9Mo3Cr4V,11％。 高性能高速鋼 高 性能高速鋼具有更好的 硬度和熱硬性，這是通過改變高速鋼的化學成分，提高性能而發展起來的新品種。它具有更高的硬度、熱硬性，切削溫度達攝氏650度 時，硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性為普通高速鋼的1.5-3倍，適用於製造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強度鋼等難加工材料的刀具。 主要品種有4種，分別為高碳系高速鋼、高釩系高速鋼、含鈷系高速鋼和鋁高速鋼。 ‧ 高碳系高速鋼 牌號為9w18Cr4V，因含碳量高(0.9％)，故硬度、耐磨性及熱硬性都比較好。用其製造的刀具在切削不銹鋼、耐熱合金等難加工材料時，壽命顯著提高，但其抗彎強度為3000MPa，衝擊韌性較低，熱處理工藝要求嚴格。 ‧ 高釩系高速鋼 牌號有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美國牌號M3)，含釩量達3-4％，使耐磨性大大提高，但隨之帶來的是可磨性變差。高釩系高速鋼的使用及發展還需要依賴於磨削工藝及砂輪技術的發展。 ‧ 鈷高速鋼 牌 號有W2Mo9Cr4VCo8(美國牌號M42)。其特點為：含釩量不高(1％)，含鈷量高(8％)，鈷能促使碳化物在淬火加熱時更多地溶解在基體內， 利用高的基體硬度來提高耐磨性。這種高速鋼硬度、熱硬性、耐磨性及可磨性都很好。熱處理硬度可達67-70HRC，但也有採取特殊熱處理方法，得到67- 68HRC硬度，使其切削性能(特別是間斷切削)得到改善，提高衝擊韌性。鈷高速鋼可製成各種刀具，用於切削難加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制 成複雜刀具，國際上用得很普遍。但中國鈷資源缺乏，鈷高速鋼價格昂貴，約為普通高速鋼的5-8倍。 ‧ 鋁高速鋼 牌 號為 W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入鋁(Al)和硅(Si)、鈮(Nb)元素，來提高熱硬性、耐磨性。適合中 國資源情況，價格較低。熱處理硬度可達到68HRC，熱硬性也不錯。但是這種鋼易氧化及脫碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改進。國際市場上高性能高速鋼使用 量已經超過普通高速鋼25-30％。 粉末冶金高速鋼 粉末冶金高速鋼及其製品。 近 幾年來高速鋼 的最大變革就是發展了粉末冶金高速鋼，它的能優於熔煉高速鋼。用高壓氬氣或氮氣霧化熔融高速鋼水，得到細小高速鋼粉末，篩選後為0.4mm 以下的顆粒；在真空(0.04Hg)狀態下，密閉燒結達到密度65％；再在1100℃高溫、300MPa高壓下製成密度100％的鋼坯，然後鍛軋成鋼材， 這樣有效地解決了熔煉高速鋼在鑄錠時要產生粗大碳化物偏析的問題，而它無論截面多大，其碳化物級別均為一級。碳化物晶粒極細，小於0.002mm，而熔煉 高速鋼碳化物晶粒為0.008-0.02mm。 牌號為APM T15的粉末冶金高速鋼，它的強度、韌性分別是同化學成分的熔煉高速鋼的2倍及2.5倍。儘管含釩量達5％，但由於碳化物晶粒細，可磨性依然很好。高溫熱硬度也比熔煉高速鋼提高0.5-1HRC。 又由於其物理機械性能高度各向同性，淬火變形小。碳化物顆粒均勻分佈的表面較大，不易從刀具的切削刃上剝落，小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍，大尺寸刀具提高20-30％。 粉末冶金高速鋼具有良好的力學性能，適合製造：間斷切削條件下易崩刃的刀具、強度高而切削刃又必須鋒利的刀具，如插齒刀、滾刀、銑刀，高壓動載荷下使用的刀具。 它的碳化物偏析小，晶粒細，可磨性好，適合製造：大尺寸刀具、精密刀具、複雜刀具。這類材料的高溫熱硬度高，又適合製造難加工材料所用的刀具，確實是面面俱到。 粉 末冶金高速鋼生產過程較複雜，造價較高。中國鋼廠提供的品種較少，市場用量也很少。國際上著名鋼廠如美國Crucible公司已可提供近二十種粉末冶金 高速鋼，日本神戶制鋼所、日立金屬公司均可提供近十種粉末冶金高速鋼，供應量也在迅速增長。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速鋼製造了鑽頭、銑刀、絲 錐，NACHI公司製造了滾刀、插齒刀、剃齒刀。有理由相信技術性能高的粉末冶金高速鋼將會得到更廣泛的應用，為金屬加工業帶來新的發展。 高速鋼的市場定位及發展趨勢 高速鋼材料按製造工藝可分為熔煉高速鋼及粉末冶金高速鋼。 自 二十世紀初發現高速鋼以來，對現代工業發展起到了重要作用。可以說沒有高速鋼，就沒有現代的金屬加工業。儘管六十年代起，硬質合金等材料崛起，但是對於 製造形狀複雜、磨削困難的刀具，如拉刀、剃齒刀、插齒刀等，高速鋼始終處於主導地位。特別是要求刀具具備高韌性時，就非高速鋼莫屬了。 高 速鋼的主 要應用領域是機械和工具製造業，必然要適應這個行業的發展，近幾年來機械加工採用了高速度的數控機床，例如加工中心、車削中心等，金屬切削速度 越來越快，要求刀具必須具有高速使用性能，即熱硬性、耐磨性、衝擊韌性要好，因此，廠家紛紛研發符合上述要求的高速鋼材料。 在機加工費用中，材料約占15-20％，刀具約占25-35％。用戶對刀具的選用也越來越趨向合理，即選用性能與價格比好的刀具。 高速鋼刀具占主導地位的領域，如精密零件、複雜零件、成形加工零件的市場也越來越大，對可磨性的要求也越來越高。 高速鋼-走過一個世紀的鋼種，應瞄準特定市場空間，提高自身技術含量，去抗衡其它材料的挑戰。 中國常用高速鋼材料性能表(本站整理)
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4Cr3Mo3W4VNb， 代號GR，除Cr、Mo、V和Nb外，又加入了4％W，所以鋼的高溫強度和熱穩定性得到了進一步 提高，是中碳鉻系熱作模具鋼中高溫強度較高，熱穩定性較好的鋼種。該鋼還具有良好的冷熱疲勞性能，該鋼適用於製造工作溫度600-700C℃的淺型腔中小 鍛模，也可用於銅合金熱擠壓模具。
Y20CrNi3AlMnMo，代號M2，含0.1％左右的S，切削加工性能得到了改善，是一種易切削型號時效硬化塑料模具鋼。
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| 1、 碳（C）：鋼中含碳量增 加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和衝擊性降低，當碳量0.23％超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20％。 碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。 2、硅（Si）：在煉鋼過 程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30％的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60％,硅就算合 金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2％的硅，強度可提高15－20％。硅和鉬、 鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。含硅1－4％的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接 性能。 3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50％。在碳素鋼中加入0.70％以上 時就算「錳鋼」，較一般 鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40％。含錳11－14％的鋼有極高的 耐磨性，用於挖土機鏟鬥，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045％，優質鋼要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所 以通常要求硫含量小於0.055％，優質鋼要求小於0.040％。在鋼中加入0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。 6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。 7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源，故應盡量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。 8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。 9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。 10、釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5％的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。 11、鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。 12、鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。 13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。 14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5％塑性顯著降低。當銅含量小於0.50％對焊接性無影響。 15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高衝擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能， 鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。 17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。 18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素週期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很像「土」，所以習慣上稱稀 土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分佈和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨 性。 |
| 一、冷作模具鋼 冷作模具鋼包括製造沖截用的模具（落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀）、冷鐓模和冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等 1.冷作模具鋼的工作條件及性能要求 冷作模具鋼在工作時．由於被加工材料的變形抗力比較大，模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、衝擊力及摩擦力。因此，冷作模具的正常報廢原因一般是磨損．也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失效的。 冷 作模具鋼與刃具鋼相比．有許多共同點。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強度和足夠的韌性，以保證沖壓過程的順利進行、其不同之處在於模具形狀及加I 工藝複雜．而且摩擦面積大．磨損可能性大．所以修磨起來困難。因此要求具有更高的耐磨化模具工作時承受沖壓力大．又由於形狀複雜易於產生應力集中，所以要 求具有較高的韌性；模具尺寸大、形狀複雜．所以要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性。總之，冷作模具鋼在淬透性、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具 鋼高一些．而在紅硬性方面卻要求較低或基本上沒要求（因為是冷態成形），所以也相應形成了一些適於做冷作模具用的鋼種，例如，發展了高耐磨、微變形冷作模 具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等。下面結合有關鋼種選用進一步說明。 2.鋼種選擇 通常接冷作模具的使用條件，可以將鋼種選擇分為以下四種情況： （1） 尺寸小、形狀簡單、輕負荷的冷作模具。例如．小沖頭，剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼製造。這類鋼的優點是；可加工性好、價格便宜、來源容易。但其缺點是：淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此，只 適於製造一些尺寸小、形狀簡單、輕負荷的工具以及要求硬化層不深並保持高韌性的冷像模等。 （2）尺寸大、形狀複雜、輕負荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國近年來發展的一種不含Cr的冷作模具用鋼．可代替或部分代替含Cr的鋼。 9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小，而淬透性比碳素工具鋼大．其價格只比後者高約30％因此是一個值得推廣使用的鋼種。 但9Mn2V鋼也存在一些缺點如衝擊韌性不高，在生產使用中發現有碎裂現象．另外回火穩定性較差，回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時抗彎強度及韌性開始出現低值。 9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質中淬火。對於一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具，可採用奧氏體等溫淬火。 （3）尺寸大、形狀複雜重負荷的冷作模具。須採用中合金或高合金鋼．如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等，另外也有選用高速鋼的。 近年來用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應指出，此時已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處．而用它的高淬透性和高耐磨性。為此．在熱處理工藝上也應有所區別。 選用高速鋼做冷模具時．應採用低溫淬火．以提高韌性。例如 W18Cr4V鋼做刃具時常用的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時，則應採用1190℃的低溫淬火。又如 W6Mo5Cr4V2鋼．採用低溫淬火後可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。 〔4) 受衝擊負荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述．前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均採用高碳過共析鋼乃至榮氏體鋼。而對有的冷作模具加 切邊樓、沖裁模等．其對口單薄．使用時又受衝擊負荷作用則應以要求高的衝擊韌性為主。為了解決這一矛盾．可採取以下措施．①降低合碳量．採用亞共折鋼．以 避免由於一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降；②加入Si．、Cr等合金元素．以提高鋼的回火穩定性和回火溫度（240一270℃回火）這樣有利於充分消 除淬火應力使嘰提高．而又不致降低硬度；②加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、 4CrW2Si；、5CrW2Si等。 3.充分發揮冷作模具鋼性能潛力的途徑 在用Cr12 型鋼或高速鋼做冷作模具時，一個很突出的問題是鋼的脆性大．使用中易開裂。為此，必須用充分鍛打的方法細化碳化物．除此之外應發展新鋼種。發展新鋼種的著 眼點，應是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數量。近年來國內研製並推廣以下幾種新鋼種、如表4.11所示。 Cr4W2MoV 鋼具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等優點．並具有較好的回火穩定性及綜合力學性能．用干製造硅鋼片沖模等．可使壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上但 此鋼鍛造溫區範圍較窄，鍛造河縣開裂．應嚴格控制鍛造溫度和操作規認Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬火變形小、淬透性高．有空淬微變形模具鋼之 稱7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼．其特點是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善。 二、熱作模具鋼 1.熱作模具的工作條件 熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述．熱作模具工作條件的主要特點是與熱態金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區別。因此會帶來以下兩方面的問題： （l） 模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時．其模腔表面溫度可達300~400℃以上熱擠壓模可達500一800℃以上；壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫 度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000℃以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低，在使用中易發生打垛。為此．對熱模具鋼的基本使 用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑，即加入 Cr、W、Si．等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。 （2）模腔表層金屬產生熱疲勞（龜裂）。熱模的工作特點是具有間歇 性．每次使熱態金屬成形後都要用水、油、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此．熱模的工作狀態是反覆受熱和冷卻，從而使模腔表層金屬產生反覆的熱脹冷縮，即反 復承受拉壓應力作用．其結果引起模腔表面出現龜裂，稱為熱疲勞現象，由此，對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求．即具有高的熱疲勞抗力。一般說來，影 響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有： ①鋼的導熱性。鋼的導熱性高，可使模具表層金屬受熱程度降低，從而減小鋼的熱疲勞傾向性。 一般認為鋼的導熱性與合碳量有關，含碳量高時導熱性低，所以熱作模具鋼不宜採用高碳鋼。在生產中通常採用中碳鋼（C0.3％5~0.6％）合碳量過低．會 導致鋼的硬度和強度下降．也是不利的。 ②鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點（Acl）越高．鋼的熱疲勞傾向性越低。因此．一般通過加入合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。 2.常用熱作模具用鋼 （1）錘鍛模用鋼。一般說來，錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受衝擊負荷作用．故對鋼的力學性能要求較高，特別是對塑變抗力及韌性要求較高；二是錘鍛模的截面尺寸較大（＜400mm）故對鋼的淬透性要求較高，以保證整個模具組織和性能均勻。 常 用錘鍛樓用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料。對特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好．也可採用5CrNiTi、 5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。 （2）熱擠壓模用鋼，熱擠壓模的工作特 點是加載速度較慢，因此，模腔受熱溫度較高，通常可達500一800℃。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩定性）和高的耐熱疲勞性能 為主。對ak及淬透性的要求可適當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小，常小於 70~90 mm。 常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等熱作模具鋼．其化學成分如表4.16所示。 其中4CrW2Si．既可做冷作模具鋼，又可做熱作模具鋼．由於用途不同，可採用不同熱處理方法。作冷模時採用較低的淬火溫度（870—900℃）及低溫或中溫回火處理；作熱模時則採用較高的淬火溫度（一般為950一1000℃）及高溫回火處理。 （3） 壓鑄模用鋼。從總體上看，壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近，即以要求高的回火穩定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠 模用鋼相同．如常採用4CrW2Si．和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模．可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo 等；對Al和Mg合金壓鑄模，可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對Cu合金壓鑄模．多採用3Cr2W8V鋼。 近年來．隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用，多採用高熔點的鋁合金和鎳合金．或者對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI三元共滲，用以製造黑色金屬壓鑄模。最近國內外還正在試驗採用高強度的銅合金作黑色金屬的壓鑄模材料。 |
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表1 不同硬度3Cr13 鋼的車削情況 材料硬度切削用量刀具耐用度T(min)加工表面 粗糙度Ra μmVc (m/min)f mm/r
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| 表2 幾種刀具材料的切削性能對比 材料硬度切削用量刀具耐用度T (min)加工表面 粗糙度Ra μmVc (m/min)f mm/r
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