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。 9 m% ]0 C4 x, }1 A% R1 x2 b
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二、改变钢材性能的办法,主要有以下三方面:
" `- g0 I' x- u+ t* v1. 合金成分
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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 2 L L( k6 B+ o5 T( Q
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硫(S)
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2.冶炼工艺
' q" v, R" R6 b" F 1)普通炼钢工艺 * b) ?: V3 r5 |
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2)电渣重熔(ESR) 7 O; C: W1 S7 d+ Q
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。3 \# @, c* a- M, X e# _6 C, E4 Y
0 \4 C( i' O0 t+ B! g# H* P
0 y* c$ e& z, b& K2 k4 c E
3)真空电弧重熔(VAR) 6 N* f$ X- y' m6 B" F
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 # h' J; _% @! `/ K/ p9 S" W
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
; w; R+ s, T- `1.冷作模具钢
% \; m6 l) C) X7 P8 ?1 j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( D7 Z- e6 H6 ^2 l& h6 u
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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
0 C/ e8 v* ~4 k3 U2 C, p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: 5 y' D3 C& ` [0 C2 Y
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。 . _( ?4 T! d9 w8 T+ k$ B
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。
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三级模具用预硬料多,牌号有S136H,2316H,718H,083H,硬度HB270----340。 ) p7 m, W" [) p8 v5 m( y# T
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。
* |* }1 L9 Y: Y" l: \) `0 |! U五、各国钢材代号 7 o' q4 |( I8 [3 G% [' `
1.美国标准AISI * r% X6 M7 f3 s) 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)
; k' U& s# z8 b1 ^4 Y2.德国标准DIN
, y+ h3 G' b( ? n1.2738: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)
; Y4 ]8 c8 ?: }3.日本标准JIS o M( f9 y- W, v, k
SxxC: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
- R# x8 L* V( ^* [1 e5 N六、常见进口模具钢材及其参数性能 0 _+ ~9 Q" ^# y* l1 _+ [
瑞典一胜百 STAVAXESR-S136 --高耐磨抗腐蚀预硬镜面钢材 2 _' a) p, m; G, [
瑞典一胜百 8402--优质热作工具钢
# _) u) i8 ~9 Z5 d瑞典一胜百 8407--高级热作工具钢
" w R+ K$ a* G3 l- f瑞典一胜百 ASP23--高耐磨高韧性粉末高速钢
& }) X$ `, ^! S r* W瑞典一胜百 XW-42--高级高耐磨冷作工具钢
X8 U1 Q0 `9 P9 Y瑞典一胜百 718HH --高抛光预硬精密塑胶模具钢 7 S. W+ ?; \ k" D ]* z
瑞典一胜百 VIKING--高耐磨高韧性冷作工具钢 " K* o4 e& J4 n
日本大同NAK80--预硬镜面精密塑胶模具钢
: D, B+ _2 w8 \; a9 g D$ N5 s6 `日本大同DC53 --高硬度高韧性冷作工具钢 - N* I) N8 `: ~, R3 B
日本大同NAK55 --高预硬高性能精密模具钢材 + q: q* u. Z2 ]5 W9 G- `+ K
日本大同S-STAR --预硬化高抛光耐腐蚀塑胶钢
" X, f( _2 C) W2 t日本大同DHA1 --高性能热作工具钢JIS SKD61
1 M& K1 O8 w3 f日本大同DC11 --高硬度高耐磨高铬工具钢JIS SKD11 ) ]: @# _, z' I* ~& B
日本日立金属HPM1--高级预硬模具钢 " Q, e+ p( b1 r' l' c0 P! T% H
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。 ! P' D- C& D* m R3 ?6 o/ X) I1 @* p+ s
' `3 Z* I( h4 W% i* Y/ h$ G日本日立金属HPM50 --高抛光预硬精密模具钢材
2 W$ u7 _% H6 p$ K( w& z5 p日本日立金属HPM7 --高级精密塑胶模具钢材 & j( l( l6 D. R) L# ]
日本日立金属SLD8 --高硬度高韧性冷作工具钢
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