挤压用材的选择

挤压用材的选择制造机械零件的金属材料很多，但目前能进行冷挤压的金属材料种类是有限的。除有色金属及其合金外，在50年代能挤压的钢种仅限于低碳钢。到60年代至70年代，中碳钢、低合金钢、轴承钢等都可在不同程度上用冷挤压方法进行加工。因此，可以看出，随着冷挤压的不断发展，可以冷挤压的钢种也在逐渐增多。一、挤压工艺对材料的要求用于冷挤压的金属材料最好能具备如下性质：1.较低的强度，较好的塑性：材料强度低，使挤压时变形抗力小，从而能降低设备吨位，提高模具寿命；且不会在变形中产生裂纹。影响这二个性能的主要因素是金属材料的性质。以钢为例，化学成分中影响较大的是含碳量，如图1所示，含碳量增加0.l％，它的强度就要提高600～800（兆帕），收缩率及延伸率相应减小。其它合金元素对钢强度的影响，其中含硅影响较大，含硅在0.3%以下是可以冷挤的。含硅过大即便含碳很低，也使钢材变硬变脆，不宜冷挤。加入其它合金元素，一般使强度提高，而降低了冷挤压性能。硫磷是有害无利，应尽量减少，一般应在0.04％以下，其它不利的杂质应尽量减少。普通转炉冶炼的钢，因含气量，含磷、硫量均较高，所以冷挤压性能不及平炉、电炉纯氧顶吹转炉所炼的钢。沸腾钢偏析较严重，且较硬，冷挤压性能不如镇静钢。从金相组织看，钢材应进行软化退火处理，而且最好使球光体化，并尽可能均匀分布，成堆的珠光体分布，容易引起裂纹；晶粒大小对材料性能也有一定影响，晶粒过细使挤压力增大，晶粒过大，又会使工件表面粗糙，比较合适的晶粒度是五至八级。2.要考虑材料的冷作硬化：钢零件在冷挤压中会发生冷作硬化现象。这种现象随变形程度的增加而增加，不同钢种，冷作硬化的敏感性不一样，冷作硬化敏感性大的材料，挤压时，挤压力会急剧上升。冷作硬化的敏感性越低，对挤压越有利。另外随合碳量的增加、冷作硬化的敏感性就增大。二、挤压用材现状目前国内用于冷挤压的材料品种在不断扩大，据不完全的统计有：1.有色金属：有铝及其合金，铜及其合金，锌及其合金等。铝其合金：如L1，L2，L3，L4，L5，LF1，LF5，LF21及LY11，LY12，L12，LD10。铜及其合金：如T1、T2、T3；TU1、TU2、H70、H68、H62；QSn6.5～0.15等。锌及其合金：如Zn1、Zn2；镍：纯镍、镍铜合金等。2.钢和深冲钢：A1、A2、A3、B1、B2、Q195、Q215、Q235、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、S10A、S15、A、S20A。ST12、ST14、SPCC，SPCE等等。3.合金钢：15Cr、20Cr、40Cr、20MnV、16Mn、20Mn、18CrMnTi、20CrMo、12CrNiTi、30CrMnSi、35CrMnSi、35CrMo。4.工具钢、合金工具钢和高速钢：T7、T8、T10、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V。5.轴承钢：GCr15、GCr9。6.不锈钢：1Cr13、2Cr13、0Cr18NiTi、1Cr18Ni9Ti、0Cr12Ni12、GH132。三、挤压用材的发展有一些专门适合于冷挤压的钢种。如“硼钢”就是其中之一，这种钢含碳量为0.15～0.23%加入0.002%的硼并适当提高含锰量，冷挤压时变形力很小，如反挤时挤压力比45钢小20%，但热处理后的可达1400兆帕。除上述金属以外，通过几年来的实践说明还可用改变变形条件，对某些脆性金属和半脆性金属进行挤压，例如对铝硅合金（ZL108）、高铝锌合金（ZnAl27）等进行挤压。国内外研究开发的超塑性挤压技术用于模具钢及一些难变形钢种也取得了令人振奋的成果，随着成果的不断推广与应用对我们行业发展必将代来巨大的推动作用。