高温热锻模是指在高温(超过600度)下使用的锻造模具。这种模具的使用条件十分恶劣,不但要承受超高温而且还要承受高的冲击力。现在一般使用的热锻模材料为5CrNiMo 5CrMnMo,H13,3Cr2W8V等钢种,但是这些钢种在使用时,由于承受高温以及大应力,所以这些材料的在温度超过600度时使用情况都不是很好。
IN718是以Ni为基体,在合金中加入铝,钛以形成金属间化合物进行r’(Ni3AlTi)相沉淀强化。这样就使得该合金具有高温强度高,高温稳定性好,抗氧化性好,热疲劳性能及冲击韧性优异,特别适合制作热锻模,国外已经大批量使用该合金用作高温模具材料。
在高温的工作环境下5CrNiMo等普通模具 材料的屈服强度和抗拉强度远低于IN718合金,而且随着温度的升高、使用时间的延长屈服强度和抗拉强度急剧降低。IN718合金在高温下,不仅强度远高于5CrNiMo 合金钢,而且随着温度的升高屈服强度和抗拉强度变化不大,并且IN718合金在使用条件下超过1000小时抗拉强度下降小于5%。而5CrNiMo等常规模具钢材料650度高温下累计接触时间不超过8小时就已经因失效而报废。因此,温度愈高,时间愈长,他们之间的差别愈大。
表1 5CrNiMo钢与IN718合金在不同温度下的抗拉强度比较
表2 5CrNiMo钢与IN718合金在650℃工作温度下使用的抗拉强度比较
在600℃ 时IN718的屈服强度是5CrNiMo 的2.4倍,而在650℃ IN718是5CrNiMo 的3.4倍。由于IN718合金具有这种优良的高温强度,锻造时在温度升高到500-800℃时,IN718不变形。
IN718合金的高温硬度在热锻模的工作温度范围也明显高于5CrNiMo 而且从室温至800℃,硬度保持在同一水平,与此相反5CrNiMo 从400-600℃硬度几乎成直线降低。在500℃时,两种材料硬度相同,到600℃时IN718合金的硬度高于 5CrNiMo一倍以上,良好的高温硬度使IN718合金具有良好的高温耐磨性。