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▌ 钢材的定义:

  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。

钢材的定义

▌ 改变钢材性能的办法,主要有以下三方面:

1. 合金成分

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

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

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

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

镍:Ni

Ni能提高钢的淬透性;

Ni能细化晶粒

硫(S)

常以MnS形式存在钢中,割裂基体的连续性,恶化材料的韧性、抗腐蚀性、抛旋光性、放电加工性、蚀纹性,可提高材料的切削能力。

2. 冶炼工艺

普通炼钢工艺

普通炼钢工艺

电渣重熔(ESR)

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。

电渣重熔(ESR)炼钢

真空电弧重熔(VAR)

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。

真空电弧重熔(VAR)炼钢

3. 热处理

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。

模具钢热处理

▌ 模具钢按用途分类

1. 冷作模具钢

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。

冷作模具钢

2. 热作模具钢

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。

热作模具钢

3. 塑料模具钢

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。

塑料模具钢

把模具按寿命长短分为五级,对钢材的要求:

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。

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。

三级模具用预硬料多,牌号有S136H、2316H、718H、083H,硬度HB270—340。

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。

▌ 各国钢材代号

1.美国标准AISI

Code:

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)

2.德国标准DIN

Code:

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.日本标准JIS

Code:

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

▌ 常见进口模具钢材及其参数性能

瑞典一胜百 STAVAXESR-S136 —高耐磨抗腐蚀预硬镜面钢材