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      模具鋼\工具鋼

      種類及用途
      42CrMo簡介


         42CrMo鋼材屬于超高強度鋼,具有高強度和韌性,淬透性也較好,無明顯的回火脆性,調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌性良好。42CrMo鋼材適宜制造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。通常將調制后表面淬火作為熱處理方案。42CrMo鋼材從材料分類上來說屬于模具鋼中的塑料模具用鋼,具有良好的機械性能及可加工性,應用相當廣泛,主要有板材和圓棒兩種類型的材料,其中板材用于模具的加工生產,圓棒用于機械直接加工零件,得到了行業的認可。


       

      化學成份:

       

      C

      Si

      Mn

      S

      Cr

      P

      Mo

      0.380.45%

      0.170.37%

      0.500.80%

      0.035%

      0.901.20%

      0.035%

      0.150.25%

       

       

      力學性能:


      抗拉強度σb (MPa)

      屈服強度σs (MPa)

      伸長率δ5 (%)

      硬度

      密度ρ(kg/m3)

      1080(110)

      930(95)

      12

      217HB

      7.85

       

      熱處理及規范

       

      熱加工規范

      加熱溫度1150 ~1200°C,開始溫度1130 ~1180°C,終止溫度> 850°C,φ> 50mm,緩冷。

      正火規范

      正火溫度850~900°C,出爐空冷。

      高溫回火規范

      回火溫度680~700°C,出爐空冷。

      淬火、回火規范

      預熱溫度680 ~700°C,淬火溫度840~880°C,油冷,回火溫度580°C,水冷或油冷,硬度≤217HBW。

      亞溫淬火強韌化處理規范

      淬火溫度900°C,回火溫度560°C,硬度(37±1) HRC

      感應淬火、回火規范

      淬火溫度900°C,回火溫度150~180°C,硬度54 ~60HRC。

        

        


      模具鋼通用設計.jpg通用設計2圖.jpg通用設計3圖.jpg

      40Cr


      40Cr是我國GB的標準鋼號,40Cr鋼是機械制造業使用最廣泛的鋼之一。調質處理后具有良好的綜合力學性能,良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好,水淬時可淬透到Ф2860mm,油淬時可淬透到Ф1540mm。這種鋼除調質處理外還適于氰化和高頻淬火處理。切削性能較好,當硬度為174229HB時,相對切削加工性為60%。該鋼適于制作中型塑料模具。

       

      化學成分

      C:0.37~0.44

      Si:0.17~0.37

      Mn:0.50~0.80

      Cr:0.80~1.10

      Ni:0.30

      P:0.035

      S:0.035

      Cu:0.030

      Mo:0.10


      力學性能

      試樣毛坯尺寸(mm):25

      熱處理:

      第一次淬火加熱溫度(℃):850;冷卻劑:油

      第二次淬火加熱溫度(℃):-

      回火加熱溫度(℃):520;

      抗拉強度(σb/MPa):≥810(實際硬度25HRC時)

      屈服點(σs/MPa):≥785

      斷后伸長率(δ5/%):≥9

      斷面收縮率(ψ/%):≥45

      沖擊吸收功(Aku2/J):≥47

      布氏硬度(100/3000HBW)(退火或高溫回火狀態):≤207

       

      用途

      這種鋼經調質后用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件,如汽車的轉向節、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等;

      經淬火及中溫回火后用于制造承受高負荷、沖擊及中等速度工作的零件,如齒輪、主軸、油泵轉子、滑塊、套環等;

      經淬火及低溫回火后用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件,如蝸桿、主軸、軸、套環等;

      經調質并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件,如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進氣閥等。

      此外,這種鋼又適于制造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件,如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。



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      SKD11簡介  

       

        SKD11是高耐磨韌性通用冷作模具鋼、高碳高鉻合金工具鋼和真空脫氣精煉鋼,鋼質純凈,具有淬透性好、淬火變形量小的良好淬硬性。該鋼經球化退火軟化處理,可加工性良好,碳化物顆粒細小均勻,無須擔心淬火開裂強化元素鉬、釩的持殊加入。高硬度、高耐磨共晶碳化物均勻,韌性好,不易開裂,淬火后硬度>62HRC。在525℃氮化處理,時間為20h/30h/60h,氨化層深度0.25mm/0. 30mm/0. 35mm,零件表面硬度1250HV;570℃氮化處理時間為2h.氮化層深度10~20μm,零件表面硬度950HV

       

      化學成分


      C碳 1.40-1.60

      Si硅 ≤0.40

      Mn錳 ≤0.60

      P磷≤0.030

      S硫≤0.030

      Cr鉻 11.0-13.0

      Mo鉬 0.80-1.20

      Ni鎳≤0.50

      V釩 0.20-0.50

      Cu銅≤0.25

       

      用途

        

        SKD11在鋁、鋅壓鑄用模具材料方面,應用最為廣泛,此鋼含有鎢成分之耐高溫高級合金鋼,適用于熱作,鋁、鎂、鋅、銅合金壓鑄模,切槽刀,剪刀及熱鍛動作,塑膠型模,熱作鉸刀,軋刀,一般熱作鍛模,熱螺栓模,熱間各種工具等。



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        DC53模具鋼介紹  

        原產地進口的DC53模具鋼為高性能冷作模具鋼,曾是大同鋼號PD613的前身,大同鋼廠是在DC53材料的基礎上進行系列改進,升級了材料的各項性能,使其轉變為高硬、高鏡面塑料模具鋼(拋光性能可達#10000左右),廠內牌號為PD613。DC53是大同制鋼廠對日本現有JIS標準的SKD11模具鋼進行改良升級的高性能冷作模具鋼,其技術規范載于日本工業的JIS標準G4404。它克服了SKD11高溫回火硬度和韌性不足的弱點,將在通用及模具領域取代SKD11?! ?/p>

        DC53模具鋼熱處理硬度高於SKD11,高溫520-530℃, 回火后可達62-63HRC高硬度,在強度和耐磨性方面日本大同DC53超過SKD11模具鋼。韌性是SKD11模具鋼的2倍,DC53的韌性在冷作模具鋼中較為突出,用DC53制造的工具很少出現裂紋和開裂,大大提高了使用壽命?! ?/p>

        國產DC53有很多廠家生產,業內比較認可的是撫順特鋼出品的替代材料,早期牌號為FS353,也有一些批發商稱為Cr8W2VSi,國內絕大多數材料供應商使用Cr12Mo1V1來替代進口DC53,這種行為是非常不負責任的,因為使用的Cr12Mo1V1來替代進口SKD11模具鋼都無法達到各項性能吻合,所以替代DC53就會變得更加不可能。一件標示使用進口材料的冷作模具,如果采用了國產替代料來制造,就會導致模具在使用壽命上會大打折扣,而且模具生產出來的產品與工件也不會達到好的效果和設計模次?! ?/p>

        原產地進口的DC53線切割加工后的殘余應力較小,經高溫回火減少了殘余應力,線切割加工后的裂紋和變形得到控制,切削性和研磨性超過SKD11模具鋼, DC53模具鋼的切削性和研磨性優于SKD11,所以同等條件下,使用DC53模具鋼可增加工模具壽命和減少加工工序?! ?/p>

        DC53模具鋼化學成分  

      元素
      碳C
       
      硅Si錳Mn鉻Cr鉬Mo釩V
      含量10.910.32820.28

        

        DC53模具鋼性能  

        (1)被切削性,被研磨性良好?! ?/p>

        被切削性,被研磨性皆比SKD11好,所以加工工具壽命較長,加工工時數較省?! ?/p>

        (2)在熱處理上之優點 

        淬火硬化能比SKD11高,所以可改善真空熱處理時硬度不足之缺陷?! ?/p>

        (3)在線切割加工上之優點  

        藉高溫回火可減輕殘留應力及消除殘留沃斯田鐵,能防止線切割加工產生龜裂、變形之困擾?! ?/p>

        (4)在表面硬化處理上之優點 

        表面硬化處理后表面硬度比SKD11高,因此可提高模具性能?! ?/p>


        DC53模具鋼用途  

        DC53冷作模具鋼被廣泛使用在沖栽模具、冷作成型模具、冷拉模具;成型軋輥、沖頭; 沖壓模;線切割加工的沖裁模及各種用途沖壓模;難加工材料的塑性變形用工具;冷鍛、深拉和搓絲用模;高速沖裁沖頭、不銹鋼板沖頭上?! ?/p>

        1.沖栽模具、冷作成型模具、冷拉模具  

        2.成型軋輥、沖頭  

        3.沖壓?! ?/p>

        4.線切割加工的沖裁模及各種用途沖壓?! ?/p>

        5.難加工材料的塑性變形用工具  

        6.冷鍛、深拉和搓絲用?! ?/p>

        經銷的進口DC53模具鋼經1040℃淬火和520~530℃高溫回火后,硬度HRC可達62~63,韌性是目前常用的冷作模具鋼中高的,且切削性、磨削性較好,電加工變質層殘余應力小,殘余奧氏體少,碳化物細小并分布均勻。因模具受力情況較復雜,有些模具工作零件需具備一些特殊的力學性能,若按標準的熱處理工藝往往無法達到理想的工作性能要求,需通過熱處理對硬度、韌性和耐磨性等基本特性作適當調整,以達到模具工作狀態,所以在使用過程中一定要參照正規熱處理規范進行熱處理加工,切不可為了降低費用而減少熱處理升溫或冷卻時間?! ?/p>

        

      DC53模具鋼性能參數比 
      熱膨脹系數X10-5/℃
      -150℃
       
      -200℃-300℃殘留奧氏體

      13
       
      13.514.214%
      熱導率cal/cm.sec.℃
      室溫
       
      100℃200℃300℃400℃500℃

      0.057
       
      0.060.0640.0640.0650.062
      彈性模量
      21700  kgf/mm2
       
      剛性模量
      480  kgf/mm28
       
      泊松比
      0.28
       
      比重g/cm3
      7.87

        

        DC53模具鋼處理加工

        DC53模具鋼淬火  

        在實際熱處理中,保溫時間為每25mm厚20-30分鐘?! ?/p>

        一次預熱溫度:650℃,升溫時間30分鐘,保溫時間2小時 ?! ?/p>

        二次預熱溫度:850℃,升溫時間20分鐘,保溫時間2小時 ?! ?/p>

        三次升溫溫度:1030℃,升溫時間20分鐘,保溫時間1.5小時 ?! ?/p>

        冷卻方式:油冷,冷卻至油溫。 然后及時進行一次回火?! ?/p>

        DC53模具鋼回火  

        DC53在100~500℃回火時,硬度值變化并不大,在200℃回火時硬度和沖擊韌性都較高?! ?/p>

        在400~500℃回火時硬度較高,韌性大幅度下降?! ?/p>

        在520~530℃高溫回火后,硬度HRC可達62~63,韌性為Crl2MoV的兩倍?! ?/p>

        在600℃回火時沖擊韌性很高,硬度顯著下降,平均HRC硬度值僅為52.4,故回火溫度不宜太高?! ?/p>

        一般回火溫度在530℃,保溫6小時,每25mm厚60-90分鐘保溫時間,回火二次?! ?/p>


        DC53模具鋼注意事項 

        形態復雜的沖模、修整模、冷軋輥輪等工模具宜采用低溫回火工藝,以使模具或機械零件獲得很高硬度、韌性、耐磨性能、強度等,低溫回火可有效延長模具壽命、防止過度磨損、變形、開裂等早期失效現象。沖擊負荷較大、較復雜的模具或者自動化設備零件可使用低淬火高回工藝以便于得到較高的沖擊韌性防止模具或工件出現脆性斷裂。

        

        DC53模具鋼氮化處理  

        工件經氮化處理后表面獲得致密的硬化層組織,使工件的耐磨性與抗蝕性顯著提高。525℃氣體氮化處理后表層硬度約1250HV, 570℃軟氮化處理表層硬度約 950HV?! ?/p>

        進口DC53模具鋼是在進口SKD11模具鋼的基礎上改進的冷作模具鋼,常規熱處理條件下,殘余奧氏體幾乎全部分解,一般可省略深冷處理,在較強硬度下仍可保持較高的韌性。模具要求不高,需要追求更有性價比的客戶請與的銷售人員咨詢國產各等級DC53的具體性能與差異。

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       D2模具鋼是一種工具鋼,含碳量達1.5%,含鉻量達11.5%,經熱處理硬度可達60HRC。它是一種半不銹鋼,D2鋼具有較好的耐磨性以及適中的韌性,缺點是耐腐蝕性略顯不足,是一種比較適合實用的鋼材,Bob Dozier很喜歡用D-2。D2鋼材高耐磨、微變形冷作模具鋼,風硬工具鋼。D2鋼可用來制造截面大、形狀復雜、經受沖擊力大、要求耐磨性高的冷作模具鋼,如硅鋼片沖模、冷切剪刀、切邊模等?! ?/p>

        綜合評分:耐磨性2.5分,韌性2.5分,耐腐蝕性2分?! ?/p>

        D2國際上較廣泛應用的高碳高鉻冷作模具鋼,屬萊氏體鋼,具有高的淬透性、淬硬性和高的耐磨性;高溫抗氧化性能好,淬火和拋光后抗銹蝕能力好,熱處理變形小?! ?/p>

        D2模具鋼化學成份  

        元素碳C硅Si錳Mn鉻Cr銅Cu釩V鉬Mo  

        含量1.550.350.35120.20.90.9 


        D2模具鋼材料特性  

        D2 鋼是高耐磨微變形冷作模具鋼, 屬于風硬型工具鋼。該鋼碳的質量分數高達1.5%, 鉻的質量分數高達11.5%, 經熱處理后硬度可達60HRC, 但相對地延展性、韌性、耐銹能力較弱,鋼材表面亦難作鏡面磨光處理。隨著冷沖壓制品朝著高精度、多品種的發展, 要求模具鋼具有較好的耐磨性和韌性。同Cr12MoV鋼相比, 該鋼在化學成分上增加了Mo、 V,改變了鋼的鑄造組織, 改善了菜氏體的形貌, 強韌性及耐磨性優于Cr12MoV鋼, 提高了模具的使用壽命。由于該鋼的屈服點及塑性變形抗力較 Cr12MoV 鋼高, 因而其鍛造性能及熱塑成形性較Cr12MoV 鋼略差?! ?/p>

        1.加工性良好,熱處理尺寸穩定性能好;  

        2.優良的機械加工性能; 

        3.淬硬時,具備良好的尺寸穩定性;  

        4.淬硬和回火后,具有高的表面硬度與機體韌性的良好配合;  

       

       D2模具鋼用途  

        適用于復雜可能變形的工具鋼,高耐磨性長壽命的各類冷沖壓模具及冷剪切刃,搓絲板;冷擠壓成形、拉伸模、啤不銹鋼片及高硬度材料的沖裁模等?! ?/p>

        1) 用于冰箱壓縮機后罩拉深模具, 淬火硬度56~58HRC?! ?/p>

        2) 為提高D2冷作模具扁鋼軋材的使用壽命, 采用添加稀土的方法, 則鋼的耐磨性和沖擊韌度均大為改善, 從而達到提高圓模具扁鋼軋材使用壽命的目的?! ?/p>

        3) 由于D2鋼中的V、 Mo含量高于Cr12MoV鋼, 具有更好的綜合性能, 而傳統的Cr12MoV鋼將逐漸被取代?! ?/p>

        4) 用D2鋼制造的滾絲輪、離臺調板冷沖模, 與Cr12MoV鋼相比可提高使用壽命5 ~6 倍?! ?/p>


        D2模具鋼加工處理

        去應力退火:工件粗加工后,加熱至600~650℃,保溫2小時,隨爐冷卻到500℃,出爐空冷?! ?/p>

        淬火:工件緩慢升溫到600℃,保溫20分鐘進行一次預熱,均溫后升至850℃,再保溫30min進行二次預熱,然后升溫到1020~1040℃,保溫25~40min,出爐空冷?! ?/p>

        回火:淬火后應立即回火,并回火至少兩次,每次保溫時間不低于2h  

        注意:淬火后應及時回火,防止開裂,并要防止表面脫碳,量規及高精度模具應進行深冷處理(-70℃),并采用高溫回火,減少工件變形,高溫回火溫度500~560℃,硬度大于58HRC?! ?/p>

        硬度 :退火,≤255HB,壓痕直徑≥3.8mm,淬火,≥59HRC ?! ?/p>

        交貨狀態為軟性退火至255HB?! ?/p>

        熱處理規范及金相組織:淬火,820±15℃預熱,1000±6℃(鹽?。┗?010±6℃(爐控氣氛)加熱,保溫10~20min,空冷,200±6℃回火。

        

        D2模具鋼參考牌號  

        中國 GB 標準牌號 Cr12Mo1v1  

        美國 ASTM/UNS 標準牌號 D2/T30402  

        國際標準化組織 (ISO) 標準牌號 160CrMoV12  

        德國DIN標準材料編號1.2379  

        德國DIN標準牌號 X155CrMoV12-1  

        法國 NF 標準牌號 X160CrMoV12  

        英國 BS 標準牌號 BD2  

        日本 JIS標準牌號SKD11  

        日本日立 (HITACHl) 標準牌號SLD  

        日本大同 (DAIDO) 標準牌號DC11  

        日本不二越 (NACHl) 標準牌號 CDS11  

        奧地利百祿 (BOHLER) 標準牌號K110  

        瑞典一勝百 (ASSAB) 標準牌號 XW41

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        M2是鉬系高速鋼,具有碳化物不均勻性小和韌性較高的優點。易于過熱,故應嚴格控制淬火加熱溫度,對熱處理保護要求較嚴。

        M2是鉬系高速鋼,具有碳化物不均勻性小和韌性較高的優點。易于過熱,故應嚴格控制淬火加熱溫度,對熱處理保護要求較嚴。由于其硬度和耐磨性好,多用于制造切削較難切削材料的刀具。M2高速鋼具有碳化物傾向性較大,故對熱處理保護要求較嚴,適合承受震動和沖擊荷載的模具。

        出廠硬度:≤255HB

        淬硬溫度:1220-1240

        硬度:≤63

        主要用途:

        冷鍛模、精沖模、粉末壓制模等,剪切機模,添加玻纖之塑料模等。適合承受震動和沖擊荷載的模具:深拉模具、沖孔模。金屬切割鋸刃,冷鐓和擠出工具等。

        化學成分

        碳 C :0.80~0.90(允許偏差:±0.01)

        硅 Si:0.20~0.45(允許偏差:±0.05)

        錳 Mn:0.15~0.40(允許偏差:+0.04)

        硫 S :≤0.030

        磷 P :≤0.030

        鉻 Cr:3.80~4.40(允許偏差:±0.05)

        鎳 Ni:允許殘余含量≤0.30

        銅 Cu:允許殘余含量≤0.25

        釩 V :1.75~2.20(允許偏差:±0.05)

        鉬 Mo:4.50~5.50(允許偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸>6,±0.10)

        鎢 W :5.50~6.75(允許偏差:尺寸≤10,±0.10;尺寸>10,±0.20)

        注:根據供需雙方協議,V的含量可為1.60~2.20

        凝固作用

        研究了Ce對M2高速鋼凝固組織的影響及其作用機制。發現Ce在高速鋼中可減輕W,Mo等合金元素的偏析,使共晶碳化物量減少并細化;Ce主要偏聚在晶界共晶碳化物與奧氏體的界面上,并有部分Ce參與形成含Ce的M2C碳化物;Ce促進共晶碳化物在高溫加熱時的斷網和團球化。

      模具鋼通用設計.jpg通用設計2圖.jpg通用設計3圖.jpg

        M42高速鋼主要特性是高鈷韌性高速鋼.M42高速鋼淬硬溫度是1170-1210℃.M42高速鋼主要用于高韌性耐磨五金冷沖模,美國M42高速鋼也可用于切割工具及刀中冷卻。

        W2Mo9Cr4VCo8鋼代號M42. 是美國牌號的超硬鈷高速工具鋼, M42鋼中釩的質量分數不高 (1%), 鈷的質量分數高 (8%), 鈷能促使碳化物在淬火加熱時更多地溶解在基體內, 利用高的基體硬度提高耐磨性。該鋼的硬度、熱硬性、耐磨柱及磨削性都很好。熱處理硬度可達 67~70HRC, 但也有采取特殊熱處理方法, 得到硬度 67 ~68HRC,使其切削性能 (特別是間斷切削) 得到改善, 提高沖擊韌度。該鋼可制成各種刀具,切削難加工材料時效果很好, 又因其磨削性能好。 可制成復雜刀具, 但中國鈷資源缺乏, 鈷高速鋼價格昂貴, 約為普通高速鋼的5~8倍。

        國產鈷高速鋼在淬回火硬度、熱硬性、使用性能等方面都有了一定的提高, 接近或達到了進口鋼材水平。淬火、回火后硬度≥67HRC, 均勻度≤±0.5%。產品規格: φ10~150mm, 熱軋、鍛制圓鋼、矩形材、方鋼、鍛件等。按 GB/T 9943-2008 標準或用戶要求組織生產。

        超硬速鋼是為了適應加工難切削材料, 如耐熱合金等的需要, 在綜合高碳高釩高速鋼與高碳高鈷高速鋼優點的基礎上發展起來的。一般在使用時硬度≥64HRC。該鋼的工藝性能優于 M2Al鋼, 冷熱加工性能較好; 淬、回火后硬度與 M35 鋼相同,為(66±1)HRC。

        該鋼高耐磨耗、耐高壓、耐燒結。

        m42高速鋼特性

        特性:高紅熱硬度,高耐磨耗性與切削能力,高沖擊韌性。晶粒細致均勻,韌性高。

        m42高速鋼用途:

        刀具業:刮刀,滾齒刀,鐵刀,鉆頭等

        鍛造業:鍛造模具

        螺絲業:六角等打頭成型模具,牙攻,沖頭

        化學成分

        該鋼主要化學成分 (質量分數): C1.10%、 Si0.20% ~0.40%、 Mn0.20% ~0.40%、 Cr3.75%、 Mo9.50%、 V1.15%、 W1.50% 、 Co8.00%。

        熱處理溫度及參考辦法:

        溫火:溫度800~880℃,以10~20℃,dHr爐冷至約600℃,硬度在HB269以上。

        應力消除:溫度650~750℃,爐中冷卻

        供貨狀態

        退火態硬度≤269HBW, 冷拉態硬度≤285HBW, 冷拉后退火態硬度≤277HBW。

        參考對應牌號

        美國AISI標準牌號 M42、中國 GB 標準牌號 W2Mo9Cr4VCo8、日本JIS標準牌號SKH55、日本日立(HITACHI)標準牌號YXM42、日本不二越(NACHI)標準牌號HSD42、德國 DIN 標準牌號 S2-10-1-8、德國 DIN 標準材料編號 1.3247、奧地利百祿(BOHLER)標準牌號 S500。

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        W18Cr4V為鎢系高速鋼,具有高的硬度、紅硬性及高溫硬度。其熱處理范圍較寬淬火不易過熱,熱處理過程不易氧化脫碳,磨削加工性能較好。該鋼在500℃及600℃時硬度分別保持在HRC63~64及HRC62~63,對于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能。

        簡介

        1、W18Cr4v,常用的鎢系高速鋼的一種,它屬于萊氏體鋼,是高速鋼應用長久的一種。和其它高速鋼一樣,常被稱為“白鋼”、“鋒鋼”或“風鋼”(空冷即可淬火)。

        2、化學成分(GB/T 9943-2008《高速工具鋼》):

        含碳量0.7--0.8%,含鎢量17.5--19%,含鉻量3.80--4.4%,含釩量1.0--1.4%,含硅量小于0.4%,含錳量小于0.4%,含鉬量小于0.3%。

        3、紅硬性:

        切削溫度540度時,硬度可保持HRC66;

        切削溫度600度時,硬度可保持HRC63。

        4、優點:通用性強,工藝成熟。

        5、缺點:碳化物偏析嚴重,熱塑性低,刀具硬度和紅硬性滿足不了加工特硬和特韌材料。合金元素含量多,成本高。

        6、切削速度:80米/秒(600攝氏度)。

        7、用途:形狀復雜的小型刀具。

        8、W18Cr4V鋼的性質與加工工藝

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        高速工具鋼的一類,以鎢、鉬、鉻、釩,有時還有鈷為主要合金元素的高碳高合金萊氏體鋼,通常用作高速切削工具,簡稱高速鋼,俗稱鋒鋼。




      形成原理

      高速工具鋼主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強度高等特性,也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧等。高速工具鋼經熱處理后的使用硬度可達HRC63以上,在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度,而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。退火狀態的高速工具鋼的主要合金元素有鎢、鉬、鉻、釩,還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。這類鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼,其主要的組織特征之一是含有大量的碳化物。鑄態高速工具鋼中的碳化物是共晶碳化物,經熱壓力加工后破碎成顆粒狀分布在鋼中,稱為一次碳化物;從奧氏體和馬氏體基體中析出的碳化物稱為二次碳化物。這些碳化物對高速工具鋼的性能影響很大,特別是二次碳化物,其對鋼的奧氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影響。碳化物的數量、類型與鋼的化學成分有關,而碳化物的顆粒度和分布則與鋼的變形量有關。鎢、鉬是高速工具鋼的主要合金元素,對鋼的二次硬化和其他性能起重要作用。鉻對鋼的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用,對二次硬化也有一定的作用。釩對鋼的二次硬化和耐磨性起重要作用,但降低可磨削性能。


      主要分類

      含鈷高速工具鋼是在通用高速工具鋼的基礎上加入一定量的鈷,可顯著提高鋼的硬度、耐磨性和韌性。

      粉末高速工具鋼是用粉末冶金方法產生的。首先用霧化法制取低氧高速工具鋼預合金粉末,然后用冷、熱靜壓機將粉末壓實成全致密的鋼坯,再經鍛、軋成材。粉末高速工具鋼的碳化物細小、分布均勻,韌性、可磨削性和尺寸穩定性等均很好,可生產用鑄錠法個可能產生更高合金元素含量的超硬高速工具鋼。粉末高速工具鋼可分為3類,第一類是含鈷高速工具鋼,其特點是具有接近硬質合金的硬度,而且還具有良好的可鍛性、可加工性、可磨性和強韌性。第二類是無鈷高鎢、鉬、釩超硬高速工具鋼。第三類是超級耐磨高速工具鋼。其硬度不太高,但耐磨性極好,主要用于要求高耐磨并承受沖擊負荷的工作條件。

      高速鋼按所含合金元素可分為:①鎢系高速鋼(W 9~18%)、②鎢鉬系高速鋼(W5~12%,Mo 2~6%)、③高鉬系高速鋼(W 0~2%,Mo 5~10%)。各系又可按含釩量的多少分為一般含釩量(V 1~2%)和高含釩量(V 2.5~5%)。任何高速鋼如含鈷 (Co 5~10%)時,又歸入鈷高速鋼。

      高速鋼按用途可分為綜合性通用型高速鋼和特種用途高速鋼兩類。通用高速鋼廣泛用于制作各種金屬切削普通刀具(如鉆頭、絲錐、鋸條)和精密刀具(如滾刀、插齒刀、拉刀)。被切削材料一般硬度 HB≤300。特種用途高速鋼又可分為高釩高速鋼,一般含鈷高速鋼和超硬型(HRC 68~70)高速鋼(表2)?!「咚黉撝饕猛臼侵圃旄咚偾邢鞴ぞ?,除具有高硬度(一般大于HRC 63,高的可達HRC 68~70),高耐磨性和足夠韌性外,還要有在高速切削下刀刃不因發熱而軟化的耐熱性。耐熱性通常用紅硬性衡量,也就是在580~650℃把鋼先后加熱4次,每次保溫 1小時后空冷,然后在室溫下測定其硬度值。高速鋼的韌性通常用彎曲強度和沖擊值來衡量。高速鋼應用于制造冷作模具,在使用性能上主要要求有高的抗壓屈服強度,高的耐磨性和高韌性,而對耐熱性則要求不高,因此可采用較低的溫度淬火。


      工藝性能

      工具鋼除了具有上述使用性能外,還應具有良好的工藝性能。

      ⑴ 加工性

      工具鋼應具有良好的熱壓力加工性能和機械加工性能,才能保證工具的制造和使用。鋼的加工性取決于化學成分、組織的質量。

      ⑵ 淬火溫度寬泛性

      工具鋼的淬火溫度應足夠寬,以減少過熱的可能性。

      ⑶ 淬硬性和淬透性

      淬硬性是鋼在淬火后所能達到最高硬度的性能。淬硬性主要與鋼的化學成分特別是碳含量有關,碳含量越高,則鋼的淬硬性越高。

      淬透性表示鋼在淬火后從表面到內部的硬度分布狀況。淬透性的高低與鋼的化學成分、純潔度、晶粒度有關。

      根據用于制造不同的工具,對這兩種性能各有一定的要求。

      ⑷ 脫碳敏感性

      工具表面發生脫碳,將使表面層硬度降低,因此要求工鋼的脫碳敏感性低。在相同的加條件下,鋼的脫碳敏感性取決于其化學成分。

      ⑸ 熱處理變形性

      工具在熱處理時,要求其尺寸和外形穩定。

      ⑹ 耐削性

      對于制造刀具和量具用鋼,要求具有良好的磨削性。鋼的磨削性與其化學成分有關,特別是釩含量,如果釩質量分數不小于0.50%則磨削性變壞。


      應用場合

      高速鋼主要用來制造中、高速切削刀具,如車刀、銑刀、鉸刀、拉刀、麻花鉆等。


      高速鋼主要牌號有: ASP 30 (PM 30) ASP 23 (PM 23) Vancron 40 Vanadis 10 Vanadis 4 Extra KM-2 ASP 60 (PM 60)HAP72 DEX20 DEX40 DEX60 HAP40 HAP10 SKH-55 SKH-59 SKH-9 SKH-51 YXM4 YXM1 MH51 MH55  S690 S500 S705 S290 S390 S590 S790 S600 K390 K490 K890 ASP?2052 E M42 E M35 E M2 ASP?2060 ASP?2053 ASP?2030 ASP?2023 ASP?2017 C8 ASP?2015 M42 M4 M51 M41 M2 M351.3247 1.3207 1.3243 1.3343等




        塑料磨具鋼是一種用于塑料制作的磨具鋼。塑料模具材料主要以模具鋼為主,模具鋼的發展推動了工業產品向高級化、多樣化、個性化、高附加值的方向發展。世界各國都把模具鋼產量統計到合金工具鋼中,其產量約占合金工具鋼的70% ~80% 。

       


       種類

        塑料模具鋼一般可分為時效硬化型塑料模具鋼(含鏡面模具鋼)、耐蝕型塑料模具鋼、滲碳型塑料模具鋼、預硬型埋料模具鋼(含易切削鋼)、調質型塑料模具鋼和淬硬型塑料模具鋼六個大類。應用較多的是時效硬化型塑料模具鋼、滲碳型塑料模具鋼和預硬型塑料模具鋼。


        特點

        1.塑料模具用鋼涵蓋廣泛,從普通鋼材到專用鋼材都有。這在塑料模具初期更加明顯,如今已日趨正規和高級。專門用鋼已自成體系,模具用鋼的化學成分和合金工具鋼的基本相同,但其冶金質量更高,加工精良,對熱處理有利。

        2.塑料模具鋼性能要求嚴格,熱處理難度大。

        3.為避免模具零件在強韌化過程中的變形或其他熱處理問題,模具鋼以預硬化形式供應市場已較普遍。

        4.以石化產品為原料的塑料制品,某些度不同的腐蝕性,所以耐蝕鋼應用也較多。

        5.配合預硬化鋼、非調質剛的應用,易切削性也是塑料模具鋼的特點。


        合理選擇

        隨著塑料制品在工業及日常生活中的應用越來越廣泛,塑料模具工業對模具鋼的需求也越來越大。在塑料成型加工中,模具的質量對產品質量的保證作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向發展,對塑料模具鋼的性能的要求越來越高,塑模鋼的性能應根據塑料種類、制品用途、生產批量、尺寸精度和表面質量的要求而定。

        影響塑料磨具鋼選擇的因素

        塑料模具的零部件分為兩大類:

        一類為結構件,包括:澆注系統、導向件、頂模板、頂出機構、支承件等;

        另一類為成型件,包括:型腔、型芯、嵌鑲件等。

        其中第一類零件可按機械零件的要求進行強度和結構設計,材料一般選用中低碳素結構鋼、合金鋼和碳工鋼。而成型件由于結構復雜,要求工件的尺寸精度高,表面粗糙度值低,接縫密合性好,對模具材料的力學性能、耐磨性及加工工藝都提出了專業要求。

        1.模具的主要失效形式

        由于模具的工作溫度較高,壓力較大,有的塑料材料易于與模具表面發生磨損和腐蝕作用,有時還會受到脫模帶來的碰撞。其主要失效形式有以下三種:

       ?。?)表面磨損

        由于塑料中增強樹脂填料,對模具型腔表面產生沖刷、磨損和腐蝕作用,從而影響到模具型腔表面粗糙度值升高,尺寸超差。

       ?。?)變形

        模具局部產生塑性變形,導致表面發生凹陷、皺紋、麻點和棱角堆塌等損壞。

       ?。?)斷裂

        由模具局部應力集中導致的斷裂現象。

        2.模具的制造和使用要求

        塑料模具對材料在強度和韌度上的要求低于冷作模和熱作模,根據其失效形式和工作要求,其基本性能要求歸納為:

       ?。?)足夠的耐磨性

        由于表面磨損是模具的主要失效形式之一,因此模具應當有足夠的硬度,以保證模具的耐磨性,保證模具的壽命。通常需要選擇合適的材料和恰當的熱處理方法來滿足硬度的要求。但當硬度達到一定值時,硬度對耐磨性的提高作用就不明顯。

       ?。?)減少熱處理變形影響

        由于注塑零件形狀往往比較復雜,塑料模具在淬硬后很難加工,有時甚至無法加工。為了提高硬度,必須進行熱處理。要采取適當的措施來減低熱處理變形的影響,對于必須在熱處理后進行加工的模具,應選用熱處理變形小的材料。

       ?。?)優良的切削加工性能

        塑料模具的制造中切削加工成本常占大部分,為了延長切削刀具的使用壽命,保證加工表面質量,要求模具材料具有良好的切削加工性,對于預硬性材料,要求淬火后也有好的加工性。

       ?。?)良好的拋光性能和刻蝕性

        為獲得高品質的塑料制品,模具內型腔的表面必須進行拋光以減小表面粗糙度值,為了保證模具具有良好的電加工性和鏡面拋光性,花紋圖案刻蝕性,模具鋼應當是材料的純潔度高,組織細微、均勻、致密,無纖維方向性。

       ?。?)良好的耐腐蝕性能

        注塑PVC或加有阻燃劑等添加劑的塑料制品時,會分解出具有腐蝕性的氣體,對模具的表面有一定的化學腐蝕作用,制作這類模具時,應選用具有一定抗腐蝕能力的鋼材。


       常用模具鋼的類別及特性

        1.滲碳鋼

        滲碳鋼由于退火后的硬度低、塑性好,可以采用冷擠壓法成型,從而提高工效,減低成本。擠壓復雜型腔時,退火后的硬度小于100HBS;擠淺型腔時,小于160HBS,擠壓成型后,經滲碳、淬火和回火處理,表面硬度為53~62 HRC。達到表面耐磨性高,心部韌性好的要求。08Cr4NiMoV(LJ)是國內開發的冷擠壓成型專用鋼,具有成型性能優良、滲碳層深、熱處理變形小、耐磨性好等優點。其淬火處理的最佳溫度是850℃,回火溫度可視模具工作條件選擇。

        2.調質型模具鋼

        工藝要求是在完成模具機械加工后,再進行調質處理,使模具達到較好的綜合機械性能。一類是45、55等優質碳素鋼,適宜于形狀簡單或精度要求不高、使用壽命不長的模具??梢赃x用SM45、SM55等塑料模具專用鋼(YB/T094—1997、YB/T107—1997、YB/T129—1997),此鋼材的純凈度好,力學性能穩定。另一類是合金鋼,可以在調質后進行碳氮共滲,進一步提高耐磨性和抗蝕性。其中:40CrMo有良好的低溫韌度和低的缺口敏感性,適于制作中型模具。42CrMo屬于高強度鋼,且有較高的疲勞極限,低溫韌性好,適于制造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。38CrMoA1是典型的滲碳鋼,調質后滲氮處理,表面硬度高(大于850HV)并具有一定的抗蝕性。適用于PVC,PC的塑料模具。此外5CrNiMo、5CrMnMo等熱作模具鋼,在塑料模具中主要用于使用溫度較高,耐磨性要求高的模具,如熱固性塑料模。

        3.預硬性塑料模具專用鋼

        可以直接使用已經預硬處理的模塊、扁鋼進行加工,避免了加工后再熱處理所造成的各種缺陷,從而提高了模具的制作精度,同時縮短了制作周期。塑料模具鋼的主流品種,可以劃分為一般型和易切削型以及非調質型等幾類。

        模具鋼的選用及熱處理

        塑料模具的制作成本中,加工和拋光占到了70%~80%,因此在選用模具材料時,應在保證模具使用性能要求的同時,盡可能地提高其加工工藝性能。其選用方法可按以下方式進行:

       ?。?)根據塑料制品的種類和質量要求選用。

       ?。?)根據塑料件的生產批量選用。在其它影響因素確定時,生產批量越小,對模具的耐磨性和使用壽命要求越低。因此,可選用性能指標低的材料。小批量時,可以選用調質型合結鋼或碳結鋼。中等批量(30~100萬件)時,可以選用P20,5NiSCa,SM2等,大批量時,5NiSCa,PMS等。

       ?。?)根據塑料件的尺寸大小及精度要求選用。對大型高精度的注射模,當塑料件生產批量大時,采用預硬化鋼,以防止熱處理變形。

       ?。?)根據塑料件的復雜程度選用。應充分考慮模具的加工工藝性,盡量選用易切削,熱處理變形小,耐磨性好的材料


        應用

        1. 發展易加工、拋光性好的材料

        隨著光盤、磁盤、棱鏡等精密件的生產,對易加工鏡面鋼的要求增加。這種鋼含非金屬雜質少,金相組織細致均一,沒有纖維方向性。它是塑料模具鋼材的主要發展方向。

        2. 耐蝕鋼

        模具在長期運轉和保持過程中,容易生銹受蝕,而且隨著塑料成型中添加各種成分,模具更容易受蝕。因此要求提高母材機體的耐腐蝕性能,開發了一些耐蝕不銹鋼材。

        3. 馬氏體時效合金鋼

        這種鋼材具有足夠的力學性能和突出的工藝性能,特別是有較高的強度、韌度、耐磨性、低的熱膨脹系數,是制造注塑模的好鋼材,但是價格貴。

        4. 硬質合金

        主要用于制作壽命要求很高,制件生產批量大的模具  。


      塑料模具鋼牌號有:S136 S136H 718H CALMAX 718HH STAVAX ESR 718S NIMAX 618T S136 SUP POLMAX 168H 168 618 HH CORRAX ROYALLOYNAK80 SUS630 MOD PAC5000  NAK-PRM  NAK101 G-STAR MAS1C PD613 D-STAR S-STAR (PAK90) HPM-MAGIC  CENA1 PM-35 NAK55 HPM50 HPM38 HPM7 HPM1 SUS420 SUS420J2 PX88 PX5 PX41.2083 ESR 1.2083 MOD 1.2316 MOD 1.2738 GEST 80 VICTORY XPM XPM VICTORY CRMHP VICTORY 1.2316(W.1.2316) 1.2083(W.1.2083) 1.2085 1.2738H CPM 40 VICTORY 1.2316 VICTORY 1.2312 1.2311 GS-638 1.2711 1.2767P20 MLQ 420 MOD 420S 420 P20+NI P20HH P21




        冷作模具鋼是指使金屬在冷態下變形或成形所使用的模具鋼。最常用的專用冷作模具鋼是Crl2型鋼,其含碳量為1.45%~2.30%,含鉻量為11%~13%。

       


       定義

        由于冷作模具多為常溫下工作,材料的塑性變形抗力大,模具的工作應力大,工作條件苛刻,綜合起來這類模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足夠的強度、適當的韌性。

        因此,冷作模具鋼通常在成分上以高碳為主,以滿足高硬度和高耐磨性的需要。如果為了提高模具抗沖擊能力,需增加韌性時,可選用中碳鋼,這時可借用熱作模具鋼來代替。在冷作模具鋼中加入合金元素時,主要是為了提高淬透性和耐磨性,對于耐磨性要求高的模具,多采用加入碳化物形成元素,例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金鋼。

        從鋼材類別考慮,冷作模具鋼多為過共析鋼和萊氏體鋼,一般屬于工具鋼范疇。


        性能要求

        1.冷作模具鋼的使用性能

        1)較高的耐磨性

        冷作模具在工作時,表面與坯料之間產生許多次摩擦,模具在這種情況下必須仍能保持較低的表面粗糙度值和較高的尺寸精度,以防止早期失效。

        由于模具材料的硬度和組織是影響模具耐磨性能的重要因素,因此為了提高冷作模具的抗磨性能,通常要求模具硬度高于加工件硬度30%~50%,材料的組織為回火馬氏體或下貝氏體,其上分布均勻、細小的顆粒狀碳化物。要達到此目的,鋼中的碳的質量分數一般都在0.60%以上。

        2)較高的強度和韌性

        模具的強度是指模具零件在工作過程中抵抗變形和斷裂的能力。強度指標是冷作模具設計和材料選擇的重要依據,主要包括拉伸屈服點、壓縮屈服點等。屈服點是衡量模具零件塑性變形抗力的指標,也是最常用的強度指標。為了獲得高的強度,在模具制造過程中,要模具材料的韌性,要根據模具工作條件來決定,對于強烈沖擊載荷的模具,如冷作模具的凸模、冷鐓模具等,因受沖擊載荷較大,需要高的韌性。對于一般工作條件下的冷作模具,通常受到的是小能量多次沖擊載荷的作用,模具的失效形式是疲勞斷裂,因此模具不必具有過高的沖擊韌度值。

        3)較強的抗咬合性

        咬合抗力實際就是對發生“冷焊”的抵抗能力。通常在干摩擦條件下,把被試驗模具鋼試樣,與具有咬合傾向的材料(如奧氏體鋼),進行恒速對偶摩擦運動,以一定速度逐漸增大載荷,此時轉矩也相應增大。當載荷加大到某一臨界值時,轉矩突然急劇增大,這意味著發生咬合,這一載荷稱為“咬合臨界載荷”。臨界載荷越高,標志著咬合抗力越強。

        4)受熱軟化能力

        受熱軟化能力反映了冷作模具鋼在承載時溫升對硬度、變形抗力及耐磨性的影響。表征冷作模具鋼受熱軟化抗力的指標主要有軟化溫度(℃)和二次硬化硬度(HRC)。


        2.冷作模具鋼的工藝性能要求

        冷作模具鋼的工藝性能,直接關系到模具的制造周期及制造成本。對冷作模具鋼的工藝性能要求,主要有鍛造工藝性、切削工藝性、熱處理工藝性等。

        1)鍛造工藝性

        鍛造不僅減少了模具材料的機械加工余量,節約鋼材,而且改善模具材料的內部缺陷,如碳化物偏析、減少有害雜質、改善鋼的組織狀態等。

        為了獲得良好的鍛造質量,對可鍛性的要求是熱鍛變形抗力低、塑性好、鍛造溫度范圍寬,鍛裂、冷裂及析出網狀碳化物傾向小。

        2)切削工藝性

        磨損小以及加工后模具表面光潔。冷作模具鋼主要屬于過共析鋼和萊氏體鋼,大多數切削加工都較困難,為了獲得良好的切削加工性,需要正確進行熱處理,對于表面質量要求較高的模具可選用含S、Ca等元素的易切削模具鋼。

        3)熱處理工藝性

        熱處理工藝性主要包括:淬透性、淬硬性、耐回火性、過熱敏感性、氧化脫碳傾向、淬火變形和開裂傾向等。


        材料的選用

        根據冷作模具鋼的性能要求及形狀尺寸,材料的選用有以下幾種情況。

        (1)工作時受力不大、形狀簡單、尺寸較小的模具,可用碳素工具鋼制造。

        (2)工作時受力一般、形狀復雜或尺寸較大的模具,可用低合金工具鋼(如9Mn2V、9SiCr、9CrWMl3、CrWMn、Cr2等)制造。

        (3)工作時受力大,要求高耐磨性、高淬透性、變形量小、形狀復雜的模具,多用高碳高鉻鋼(Crl2、Crl 2MoV等)制造。又發展了幾種Crl2型鋼的代用鋼(如Cr6WV、Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV等),另外,也可選用高速鋼、低碳高速鋼(6W6M05Cr4V等)和基體鋼(化學成分相當于高速鋼正常淬火后的基體成分的鋼)來制造這類模具。

        (4)在沖擊條件工作,刃口單薄的模具,采用韌性較好的中碳合金工具鋼(如4CrW2Si、6CrW2Si等)制造。


        選用方法

        冷作模具鋼選用時需考慮加工方法、應力狀態、成形加工對象的材料性質、生產數量、板材厚度等,此外模具的大小及尺寸精度也是不可忽略的因素。

        負荷較小或小批量生產時使用低合金工具鋼(SKS),負荷較大或大批量生產時使用冷作模具鋼(SKD),負荷更大時選用高速工具鋼及粉末高速工具鋼。

        適用于耐磨場合的有冷作模具鋼、高速工具鋼及高合金高速工具鋼,適用于耐沖擊場合的有8Cr-2Mo系模具鋼和基體型高速工具鋼。



      冷作模具鋼牌號有:Cr12MoV D2 Cr12CALMAX DF-2 DF-3 XW-41 XW-42 XW-5 XW-10 ASSAB 88 CALDIEDC11 SKD11 SLD-MAGIC DRM3 SKS3 ARK1 DCMX DC53 GOA SGT ACD37 SLD8 SKD1 SLD1.2510 1.2379 1.2080 1.2436等。




        熱作模具鋼是指適宜于制作對金屬進行熱變形加工的模具用的合金工具鋼,如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模、熱鐓模等。由于熱作模具長時間處于高溫高壓條件下工作,因此,要求模具材料具有高的強度、硬度及熱穩定性,特別是應有高熱強性、熱疲勞性、韌性和耐磨性。

       


       性能要求

        熱作模具在工作時承受著很大的沖擊力,模腔和高溫金屬接觸,反復地加熱和冷卻,其使用條件極其惡劣。為了滿足熱作模具的使用要求,熱作模具鋼應具備下列基本特性:

        (1)較高的高溫強度和良好的韌性。熱作模具,尤其是熱鍛模,工作時承受很大的沖擊力,而且沖擊頻率很高,如果模具沒有高的強度和良好的韌性,就容易開裂。

        (2)良好的耐磨性能,由于熱作模具丁作時除受到毛坯變形時產生摩擦磨損之外,還受到高溫氧化腐蝕和氧化鐵屑的研磨,所以需要熱作模具鋼有較高的硬度和抗黏附性。

        (3)高的熱穩定性。熱穩定性是指鋼材在高溫下可長時間保持其常溫力學性能的能力。熱作模具工作時,接觸的是熾熱的金屬,甚至是液態金屬,所以模具表面溫度很高,一般為400~700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發生熱化,具有高的熱穩定性,否則模具就會發生塑性變形,造成堆塌而失效。

        (4)優良的耐熱疲勞性,熱作模具的工作特點是反復受熱受冷,模具一時受熱膨脹,一時又冷卻收縮,形成很大的熱應力,而且這種熱應力是方向相反,交替產生的。在反復熱應力作用下,模具表面會形成網狀裂紋(龜裂),這種現象稱為熱疲勞,模具因熱疲勞而過早地斷裂,是熱作模具失效的主要原因之一。所以熱作模具鋼必須要有良好的熱疲勞性。

        (5)高淬透性。熱作模具一般尺寸比較大,熱鍛模尤其是這樣,為了使整個模具截面的力學性能均勻,這就要求熱作模具鋼有高的淬透性能。

        (6)良好的導熱性。為了使模具不致積熱過多,導致力學性能下降,要盡可能降低模面溫度,減小模具內部的溫差,這就要求熱作模具鋼要有良好的導熱件能。

        (7)良好的成形加工工藝性能,以滿足加工成形的需要。

       


       成分特點

        1.含碳量

        一般為中碳,碳的質量分數為0.3%~0.6%。保證材料具有較高的強度和硬度,較高的淬透性以及較好的望性、韌性。

        2.合金元素

        加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素。其中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是強化鐵素體和提高淬透性。W、Mo合金元素是為了防止回火脆性,Cr、W、Si合金元素能提高相變溫度,使模具在交替受熱與冷卻過程中不致發生相變而發生較大的容積變化,從而提高其抗熱疲勞的能力。另外,W、Mo、V等在回火時以碳化物形式析出而產生二次硬化,使熱作模具鋼在較高溫度下仍保持相當高的硬度,這是熱作模具鋼正常工作的重要條件之一,Cr、Si能提高鋼的抗氧化性。

       


        標準鋼號

      國家標準GB/T 1299-2000《合金工具鋼》列入了12個熱作模具鋼鋼號。鋼號分三類:

      第一類是原有老鋼種,如5crmnmo、5crnimo、3cr2w8v、8cr3等

      第二類是國內研制的新鋼種,如5cr4mo3simnal

       

      、3cr3mo3w2v

       

      、

       5cr4w5mov 

      、

       4crmnsimov 

      等;

      第三類是從國外引進的通用鋼種,如

       4cr3mo3siv

      (HIO)、

       4cr5mosiv

      (H11)、

       4crsmosivl

      (H13)、

       4cr5w2vsi

      (W2)等。另外冷作模具用無磁模具鋼

       7mn15cr2al3v2wmo(7mn15)

      ,也常用于制造在700~800℃下使用的熱作模具。


       分類

        熱作模具鋼的分類方法很多,可以根據合金元素含量及熱處理后的性能分類,可以按用途分,也可以按合金元素分類。

        (1)按用途可分為熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼,熱沖裁模用鋼。

        (2)按耐熱性可分為低耐熱鋼(350~370℃)、中耐熱鋼(550~600℃)、高耐熱鋼。

        (3)按特有性能分為高韌性熱作模具鋼、高熱強熱作模具鋼、高耐磨熱作模具鋼。

        (4)按合金元素分類可分為低合金熱作模具鋼(鎢系、鉻系和鉬系)、中合金熱作模具鋼和高合金熱作模具鋼(鎢鉬系和鉻鉬系);或分為鎢系熱模鋼、鉻系熱模鋼及鉻鎢鉬系熱模鋼。鉻鎢系高合金熱作模具鋼的高溫強度及熱穩定性不及鎢鉬系,而冷熱疲勞抗力及韌性比鎢鉬系高。



      熱作模具鋼牌號有:4Cr5MoVSi H13  8407 2M 8407 SUPREME 8418HOTVAR QRO 90 SUPREME VIDAR 1 ESR 2714 FORMVAR DIEVAR UNIMAXSKD61 DRM2 DRM1 DAC-MAGIC DH31-EX DH31-Super DHA-WORLD DHA1 KTSM41 DHA-Thermo DH2F FDAC DAC QD6F等。



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