一、钢材的定义: ! J8 M0 n- `# w- D/ J, b
钢材是指含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。在普通钢材中添加Cr,Mo,V,Ni等合金成分就得到了合金钢,我们的模具钢材都属于合金钢。 3 H$ j. q( V% ~6 H$ g
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二、改变钢材性能的办法,主要有以下三方面: : c4 X0 D8 L* r5 y
1. 合金成分 7 w3 V v: m" E2 S
碳:C 增加淬火组织的硬度; 形成碳化物,提高耐磨性; 降低韧性; 降低可焊性
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铬:Cr 提高钢之硬度,形成坚硬及稳定的碳化铬,从而改善耐磨性; 能提高钢的淬透性; 当Cr含量超过12%, 具耐腐蚀作用,并提供良好抛旋光性 ) a4 t( k; U( _. h y7 H) v" w
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钼:Mo Mo是强碳化物形成元素,提高耐磨性; Mo>0.5%能抑止其他合金元素引致之回火脆性; 提供红硬性,热强度; 提高淬透性,回火稳定性
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钒:V 可以形成高硬度碳化物,提高耐磨性; 细化钢的晶粒,降低过热敏感性 提高钢之强度、韧性及回火稳定性
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镍:Ni Ni能提高钢的淬透性; Ni能细化晶粒
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硫(S)
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2.冶炼工艺
* I; D4 C/ k" L' c; a7 S 1)普通炼钢工艺 ' O$ s# r Q2 m1 ^
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2)电渣重熔(ESR) . q7 E$ a v9 i+ R- j2 m
将粗钢坯置于电渣炉中,通入强电流,使电炉产生很高的温度,使粗钢坯熔化成钢水,钢水流经电渣,杂质被电渣过滤吸附,从而达到纯化的效果。整体重熔速度快,但一些非常细小的杂质并未除去。
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3)真空电弧重熔(VAR) 4 J" V7 |8 L0 }1 J( K
在真空炉里,通入强电流在钢胚上,钢胚底部开始熔化,杂质汽化成气体被抽走,从而将钢材纯度提高,而且它是一滴一滴地凝固,凝固速度非常快,组织变得很致密。特点是杂质去得彻底,但整体重熔速度慢。 * l# r7 H9 C3 L4 ]4 t
3.热处理
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钢材的热处理是指经过加热然后冷却,通过控制钢材的加热温度、保温时间及冷却速度来改变钢的性能,以满足加工或使用要求的工艺过程。 主要的热处理工艺有:退火、淬火、回火。 ! t; f+ z6 J, v9 k
三、模具钢按用途分类
# p8 C9 F x6 `/ @1.冷作模具钢 5 u+ t# w2 L: k6 j6 g. c% ?
冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广,从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。
2.热作模具钢7 ^/ o7 K) @" J% l1 {& p
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热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有:中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢;对特殊要求的热作模具钢,有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。
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3.塑料模具钢
7 u) d, N+ s* ]0 p) h由于塑料的品种很多,对塑料制品的要求差别也很大,对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性 能要求。所以,不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型 塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。
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四、把模具按寿命长短分为五级,对钢材的要求: ( P& }% O2 n; q) @) U, D% A
一般把模具按使用寿命的长短分五级。一级在百万次以上,二级是50万-100万次,三级在30万-50万次,四级在10万-30万次,五在10万次以下。 " O8 j6 v& d8 \5 T5 T# V3 b2 {
一级与二级模具都要求用可以热处理、硬度在HRC50左右的钢材,否则易于磨损,注塑出的产品易超差,故所选的钢材既要有较好的热处理性能,又要在高硬度的状态下有好的切削性能,当然还有其他方面的考虑。通常选用瑞典的8407、S136,美国的420、H13,欧洲的2316、2344、083,或日本的SKD61、DC53(原为五金模材料,特殊情况下使用)。有强腐蚀性的塑胶一般选S136,2316,420等钢材,弱腐蚀性的除选S136,2316,420外,还有SKD61,NAK80,PAK90,718M。产品的外观要求对模具材料的选择亦有很大的影响,透明件和表面要求抛镜面的产品,可选用的材料有S136,2316,718S,NAK80,PAK90,420,透明度特高的模具应选S136,其次是420。 8 S: w. \* I- l8 x$ A. T p5 Y! V
三级模具用预硬料多,牌号有S136H,2316H,718H,083H,硬度HB270----340。 ! }1 u- v# s# X* N8 v! X; {+ p
四五级模具用P20,718,738,618,2311,2711,对于要求特低的模具,还有可能用到S50C,45#钢,即直接在模胚上做型腔。 % O3 M" Q; G0 v. e* _
五、各国钢材代号 - |% X; y# D6 X6 [/ o: s1 h2 {5 Q. ^
1.美国标准AISI 7 N+ h5 D- P( ~! b9 C" W1 n
P1-P19:LowCarbon Steel P20-P39:Low Carbon, High Alloy Steel(塑胶模钢) 2XX,3XX,4XX,6XX:Stainless Steel (不锈钢) H1-H19:Chromium base (铬基-热作钢) Wx:Water Hardening Steel Sx:Shock Resisting Steel Ox:OilHardening Steel (油钢) Ax:AirHardening Steel Dx:High Carbon, High Chromium Steel(铬钢) Mx:Molybdenum base (H.S.S.-高速钢) / d+ E9 y$ D% p" n
2.德国标准DIN & K4 x6 v9 {8 x2 d+ t, b
1.2738:Low carbon, high alloy (P20 - 塑胶模钢) 1.2311:Lowcarbon, high alloy (P20 - 塑胶模钢) 1.2312:Lowcarbon, high alloy, free Machine (P20-易切削) 1.2083:StainlessSteel (420 - 抗酸钢) 1.2316:Highperformance stainless Steel (420 - 高抗酸钢) 1.2343:Chromiumbase (铬基-H11 –热作钢) 1.2344:Chromiumbase (铬基-H13 –热作钢) 1.2510:Lowalloy steel (O1-油钢) 1.2379:Highcarbon, high chromium steel (D2 –铬钢) 3 p5 G9 z; I. x
3.日本标准JIS
# h; F; K$ d g* Q( Y: v& Y0 MSxxC:Plain Carbon steel(黃牌 - S55C) SUSxx:Stainless Steel (抗酸钢- 420) SCrx:Chromium Steel SCMx:Chromium Molybdenum Steel(P20) SKx:Carbon Tool Steel SKSx:Low Alloy Steel (油钢 - O1) SKD11:MediumHigh Alloy Steel(铬钢- D2) SKD6:Medium High Alloy Steel(中高合金钢-H11) SKD61:Medium High Alloy Steel(中高合金钢-H13) SKHxx:High Speed Steel (高速钢- M 2) SUMx:Free Cutting Steel (易切削钢) SUJx:Bearing Steel
4 b7 _" b [/ ?& `( A) ]六、常见进口模具钢材及其参数性能
. n) P" V7 \/ S2 ^; \1 Y瑞典一胜百 STAVAXESR-S136 --高耐磨抗腐蚀预硬镜面钢材
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瑞典一胜百 8402--优质热作工具钢 0 m$ B" o. ]* C$ C% g$ I
瑞典一胜百 8407--高级热作工具钢 5 t9 ~# a3 x/ Z& K3 b4 |
瑞典一胜百 ASP23--高耐磨高韧性粉末高速钢 / }) @' Z7 [. H- E5 R- s
瑞典一胜百 XW-42--高级高耐磨冷作工具钢
) I \2 a& E, C7 a% b2 s6 T7 ~) I瑞典一胜百 718HH --高抛光预硬精密塑胶模具钢 5 i" F L/ v F$ s9 [* P7 `1 Q5 ]
瑞典一胜百 VIKING--高耐磨高韧性冷作工具钢
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日本大同NAK80--预硬镜面精密塑胶模具钢 3 O/ y" i' a- o& t9 ]% `) F4 U
日本大同DC53 --高硬度高韧性冷作工具钢
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日本大同NAK55 --高预硬高性能精密模具钢材 5 c" M. _+ E2 [% j* i: O7 B0 e/ Y! W
日本大同S-STAR --预硬化高抛光耐腐蚀塑胶钢 / \1 q& j/ Q# V/ [ t
日本大同DHA1 --高性能热作工具钢JIS SKD61 . \, X0 T. M/ K0 @) G% e+ C
日本大同DC11 --高硬度高耐磨高铬工具钢JIS SKD11 + @! M- M3 r. Y- Y( o
日本日立金属HPM1--高级预硬模具钢 & v4 v1 a! b8 t v0 b
日本日立金属SLD --高耐磨高铬冷作工具钢JIS SKD11 品牌︰日本 日立金属 出厂状态︰ HB210 相当布德鲁斯Buderus标准︰ 2379 相当百禄Bohler标准︰ K110 相当大同DAIDO标准︰ DC11 相当一胜百ASSAB标准︰ XW-42 耐磨性︰ ★★★☆☆ 韧性︰ ★★★☆☆ 尺寸稳定︰ ★★★★☆ 加工性︰ ★★★☆☆ 产品描述 :用途广泛的通用型冷加工用工具钢。具有极高的耐磨性,高抗压强度,相对较好的韧性,淬火性能好,热处理变形小。近年来随着各向同性炼钢工艺(Isotropy)的应用,SLD的性能又有了进一步的提高,使用效果明显优于其它SKD11类模具材料。用于冲压、落料、剪切、拉伸、弯曲、压印、冷挤、冷锻、粉末压制等模具。
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, M$ p: A6 [5 S& P; J$ }& r日本日立金属HPM50 --高抛光预硬精密模具钢材 ! ~. J U* D0 V. [& M
日本日立金属HPM7 --高级精密塑胶模具钢材
+ \% m. e! {: |" ]) k( w日本日立金属SLD8 --高硬度高韧性冷作工具钢 4 A1 [- }7 p" J- L; \
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