工模具用钢的分类

o0s70616 · 发表于 2011-6-3 19:53

工模具用钢按化学成分可以分为：

①碳素工具钢；
②合金工具钢；
③高速工具钢；

工模具用钢按用途可以分为：

①刃具钢；
②冷作模具钢；
③热作模具钢。

工模具用钢具有的基本性能：

1、强度及塑性：

一些工具，特别是细长形状的工具的破坏形式常常不是由于磨损而是由于断裂。

对于含碳量高的工具钢的强度试验，一般不采用拉伸试验，而是在弯曲试验时，测定强度极限sbb和扰度f；在扭转试验时，测定破断时的扭转强度tb和扭转角ψ，并以f 和ψ表示塑性。这些试验可以较明显地反映热处理、化学成分及组织变化的影响。

2、韧性：

韧性对于工具钢，尤其是在承受冲击负荷的条件下是一个较重要的性能指标。工作硬度低于HRC50～55的钢，韧性较高，可适于结构钢的缺口冲击试样进行韧性试验。当硬度较高时，钢的脆性比较大,一般采用无缺口冲击试验。

3、硬度和耐磨性：

工具磨损的原因，是由于在工作时部分金属由于摩擦而损失掉了，亦可能是由于接触表面在高的负荷应力下发生变形而失去了尺寸精度。

硬度在一定程度上可以表示对塑性变形的抗力。高的硬度是保持高的耐磨性的必要条件。但是，过高的硬度会带来脆性和增加缺口敏感性。

增加钢中的碳化物量可以提高耐磨性，但与碳化物在钢中的分布有关，也和碳化物本身的硬度有关。大量细小均匀的坚硬碳化物可以提高钢的耐磨性；增加钢的强度与塑性可使碳化物不易剥落，对耐磨性有利。

4、热稳定性：

工具钢的热稳定性常用加热时能保持硬度值的最高温度来表示。在切削速度比较高或重负荷条件下，工具有时受热到比较高的温度，此时决定其耐磨性的主要是其热稳定性。对于高速钢常使用“红硬性”一词以说明其热稳定性。

对于热模具钢有时直接测量在热状态下的硬度值以说明其热稳定性。

5、热疲劳：

一些热作模具，特别是压铸模和热压模等，由于工作表面不断受热和冷却，会在表面出现网状裂纹（龟裂），这种现象称之为热疲劳。

热模具的表面经过一定次数的冷、热循环而引起的热应力可使其发生疲劳裂纹，因此钢的热膨胀系数对热模具的热疲劳有重要的影响。同时，局部地区可能因受热而发生相变，也会增加应力。相变温度越高，越不易产生热疲劳。此外，钢材本身的强度，特别是高温强度越高，抗热疲劳裂纹生成的能力也越强。

6、淬透性：

在选择和使用工具钢时，淬透性是一个重要因素，有些工具要求有较低的淬透性，这种工具如果整个截面淬透或者淬硬层太深，就容易产生脆性破坏。另外一些工具，特别是大尺寸者却要求有高的淬透性（如果淬透层太薄，在高的应力下，表面容易磨掉，甚至压陷下去）。影响高碳工具钢淬透性的因素有钢的化学成分、原始组织、奥氏体化的晶粒尺寸和未溶质点的作用等，但起主要作用的是钢的化学成分。

7、变形与开裂倾向：

对于工具而言，特别是一些精度要求较高的工具，特别需要注意变形的问题。

影响淬火时工具形状的主要因素是热应力和组织应力，这些应力引起了塑性变形，这种过程是不可逆的，因而使零件不能恢复到原来的形状。

为了使这些应力减小到最小，可以采取以下措施：

① 采用分级加热、分级或等温淬火、淬火前预冷以及使用冷却速度缓慢的介质，都有可能减少变形。

② 减少钢中碳化物的偏析。

③ 淬火前，在精加工之前预先进行一次600～700℃（1～3小时）的高温回火，以消除加工应力，亦可减少淬火后的变形。

④ 淬火加热时，防止零件过热，过热会引起晶粒粗大和强度降低，淬火时工具容易开裂。

⑤ 淬火冷却时，防止淬火时引起的应力超过断裂抗力时将导致开裂。采用急剧的冷却介质时，会在薄的淬透层下存在有很高的拉应力，容易使之开裂。

8、脱碳敏感性：

工具钢表面稍有脱碳就会对其性能产生不良影响，首先是使其表面硬度降低，减少耐磨性。

工具钢的脱碳敏感性和钢的化学成分、加热温度和加热介质有关。在合金元素中硅和钼含量超过1％时会加重脱碳敏感性。

9、磨削性：

磨削性是指磨削后工件的表面质量和磨削时工件表面生成裂纹的倾向。

10、工具钢的切削加工性：

在工具钢中，过共析钢及莱氏体钢由于过剩碳化物的存在，其切削加工性较亚共析钢为差。为了取得好的加工性，工具钢一般均需经过球化退火，以得到硬度较低的粒状珠光体组织。

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