一、钢材的定义:
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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。
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; [2 M7 @2 m* q, n二、改变钢材性能的办法,主要有以下三方面:
: p: n) X% `1 j( S3 h3 x1. 合金成分 $ p3 L' _! @, X/ r
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
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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 0 l" l6 T0 H+ e1 J& ~
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硫(S) ( E4 ?) T' q4 S& J: f
2.冶炼工艺/ v/ @' Y0 V3 J) x D5 C
1)普通炼钢工艺
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" B- q1 @& g' H( p' M
2)电渣重熔(ESR) 4 L2 X" W+ N' p* G0 z
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)
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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。
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3.热处理 + c% X1 k, a" H' q
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。
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三、模具钢按用途分类 0 I9 d$ D4 Y7 w( }3 ?3 H/ V4 y/ H
1.冷作模具钢
4 e3 d4 [. U1 s/ u# U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4 }. C$ B! E' z( G: F9 p7 o
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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。 , O% m9 N/ Y6 Z
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3.塑料模具钢 ' y' }, c" G u" H: ^! n
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。 I# V; |/ q- i+ c
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! d" t; v K" V: ^* V7 P8 | 四、把模具按寿命长短分为五级,对钢材的要求: & ] k2 m& y4 R- m0 Q* H/ [
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。 3 t( Q/ n. x" i0 y% u8 H$ r
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。 / |/ b8 _5 u4 s* V7 H0 z
三级模具用预硬料多,牌号有S136H,2316H,718H,083H,硬度HB270----340。 * S6 O% e) K: j* T& f( }' i4 }
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。
- K9 O2 W+ Q: N8 O0 K4 ~- U五、各国钢材代号 5 O l. g. @8 r! ]/ `! R
1.美国标准AISI - S1 [, K- k; M# K, V
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) + N. U6 k( D' X% ?& s, e
2.德国标准DIN
! h2 r4 n. R1 ]; m0 ?5 L8 c1.2738: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)
. O) K9 N c) u! l* e$ c" k3.日本标准JIS
8 v- t" |5 E9 f# b6 pSxxC: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
, u0 H5 q# m. W" c# T六、常见进口模具钢材及其参数性能 2 v0 D9 b2 \& r: F' F6 @8 d
瑞典一胜百 STAVAXESR-S136 --高耐磨抗腐蚀预硬镜面钢材 + p5 b$ f' y8 J" ~
瑞典一胜百 8402--优质热作工具钢 , ]# `/ N3 ]$ L4 E
瑞典一胜百 8407--高级热作工具钢
6 b1 o1 Z& @# ?瑞典一胜百 ASP23--高耐磨高韧性粉末高速钢 & n7 u0 O8 z; T0 _+ m6 j- ]
瑞典一胜百 XW-42--高级高耐磨冷作工具钢 5 z( c; H) n4 D" g8 I! A
瑞典一胜百 718HH --高抛光预硬精密塑胶模具钢 6 K; d2 J* J! E+ e/ Q
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 ?. N! f) p, h* k$ E
日本大同DC53 --高硬度高韧性冷作工具钢 ' n# _* t6 j" Y( v
日本大同NAK55 --高预硬高性能精密模具钢材
3 D/ N* D* u# Q日本大同S-STAR --预硬化高抛光耐腐蚀塑胶钢 * l6 f( b7 g8 R- i2 l
日本大同DHA1 --高性能热作工具钢JIS SKD61
- N4 b, m" i: Y5 ^$ y日本大同DC11 --高硬度高耐磨高铬工具钢JIS SKD11
# }- I( M$ s+ r( T! y9 |日本日立金属HPM1--高级预硬模具钢
1 y2 n7 |3 l) I" d# X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。 % o) P* v4 j" j# h" h$ ?) ^
& P4 g' `, |% G; n2 o9 W* r. v% [) M日本日立金属HPM50 --高抛光预硬精密模具钢材 3 v. H, Q+ p( S( A& R0 n4 y
日本日立金属HPM7 --高级精密塑胶模具钢材 8 U1 d8 ~1 X" M: `+ f, ~
日本日立金属SLD8 --高硬度高韧性冷作工具钢 . [5 a/ I7 D( R* t8 |( v
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