2026

液态模锻技术在钢铁件中的应用与发展

作者：

液态模锻，也称挤压铸造，是通过对熔融态的金属施加一定压力进行充型、补缩和压力结晶的一种金属零件成形技术。它比传统的压铸技术适用范围更宽，不仅可以进行铝合金、镁合金、锌合金、铜合金等较低熔点有色合金件的精密成形，也能实现钢铁零件的短流程高性能成形。但是，因熔融态的钢铁材料温度高达上千摄氏度，钢铁材料的液态模锻在定量浇注、加压补缩、模具以及加压设备等方面都有其独特的要求，现有的液态模锻模具和装备都难以满足要求，其试验研究和应用开发难度大、风险高。目前，试验研究主要集中在哈尔滨工业大学、北京交通大学、湖北汽车工业学院等院校，生产应用则主要是替代传统砂型铸造生产耐磨材料零件、汽车零件、不锈钢阀门等。

钢铁件液态模锻技术应用的三个技术关键：一是定量浇注，即如何将熔融态的钢铁材料准确定量，并顺利浇入到模具的设定位置；二是模具寿命，即如何确保模具在承受高达上千度的高温和近千个大气压的高压条件下不损坏且寿命长，进而降低模具费在单件产品成本中的占比；三是液锻设备，现有的商业化液态模锻机组只适用于有色金属，如何设计与获得适用于钢铁件液态模锻的装备是钢铁零件液态模锻的又一个卡脖子问题。

1、钢铁件液态模锻的定量浇注。液态模锻与传统铸造和锻造技术相比的主要优势之一就是工艺出品率高。重力铸造钢件的工艺出品率一般只有40%-60%，而液态模锻钢件的工艺出品率可达90%-95%。要真正发挥出这一优势，首先要求定量浇注，其定量浇注的过程包括定量出水、保温转移和定量浇注三个环节，其中定量误差要求控制在5%-10%以内。

2、模具选材与寿命。模具是液态模锻必不可少的工装，在钢铁件液态模锻中，模具材料、模具寿命以及模具费用在成本中的摊销是其推广应用中三个最为关心的问题。液态模锻是一个高温高压的材料成形过程，对模具具有三个基本的要求：具有高的红硬性或高温稳定性，即高温条件下依然具有高的硬度、强度，而保持其形状和尺寸不发生变化；具有良好的抗热疲劳破坏能力，即在反复的冷热循环条件下不发生开裂和剥落的能力；具有良好的性价比，即模具寿命期内单件产品成本中模具费用的摊销要低。目前钢铁件液态模锻的模具采用喷涂耐高温的涂料，配合这些涂料的情况下，常用的H13钢制造的模具就可以用来进行钢铁件的液态模锻，使用寿命可达3000-5000模次。

3液态模锻设备。用于铝合金、镁合金和锌合金等较低熔点有色合金的液态模锻装备已经有比较完善的规格系列，但这些设备的取料给料装置与中频感应电炉难以适配，料筒倾出、压射系统以及电气液压元器件的热防护等都不能满足钢铁件液态模锻的需要，所以大型钢铁件液态模锻的装备需要非标订制。用于钢铁件液态模锻的装备主要包括浇注设备、液锻机、喷涂设备及取件装置。其中喷涂设备和取件设备可以选用铝合金液态模锻的标准设备，只要增加必要的元器件热防护措施即可；但浇注设备和液态模锻机需要根据液锻工艺、浇注量和工件结构特性进行非标订购。

目前液态模锻已在大型衬板、轮盘、双金属复合材料中应用推广，液态模锻生产钢铁件具有工艺出品率高、组织致密、综合性能优异的突出优势，在耐磨零件、难锻造零件及功能-结构一体的双金属复合件方面应用前景广阔。