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模具钢的材料属性及要求
编辑:杭州有限公司   时间:2020-04-03

一.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。

  改变钢材性能的办法,主要有以下三方面:

  1.合金成分

  (1)碳:C

  作用: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。

  (2)铬:Cr

  作用: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%时,具有耐腐蚀作用,并提供良好的抛光性。

  (3)钼:Mo

  作用: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。

  (4)钒:V

  作用: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。

  (5)镍:Ni

  作用:能提高钢的淬透性;能细化晶粒。

  (6)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

  (1)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。

  (2)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。

  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。

  二.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。

  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。

  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。

  三.模具对钢材的要求

  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。


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