▌ 鋼材的定義:
鋼材是指含碳量在0.0218%~2.11%的鐵碳合金。在普通鋼材中添加Cr,Mo,V,Ni等合金成分就得到了合金鋼,我們的模具鋼材都屬于合金鋼。
▌ 改變鋼材性能的辦法,主要有以下三方面:
1. 合金成分
碳:C
增加淬火組織的硬度;
形成碳化物,提高耐磨性;
降低韌性;
降低可焊性
鉻:Cr
提高鋼之硬度,形成堅(jiān)硬及穩(wěn)定的碳化鉻,從而改善耐磨性;
能提高鋼的淬透性;
當(dāng)Cr含量超過12%, 具耐腐蝕作用,并提供良好拋旋光性
鉬:Mo
Mo是強(qiáng)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;
提供紅硬性,熱強(qiáng)度;
提高淬透性,回火穩(wěn)定性
釩:V
可以形成高硬度碳化物,提高耐磨性;
細(xì)化鋼的晶粒,降低過熱敏感性
提高鋼之強(qiáng)度、韌性及回火穩(wěn)定性
鎳:Ni
Ni能提高鋼的淬透性;
Ni能細(xì)化晶粒
硫(S)
常以MnS形式存在鋼中,割裂基體的連續(xù)性,惡化材料的韌性、抗腐蝕性、拋旋光性、放電加工性、蝕紋性,可提高材料的切削能力。
2. 冶煉工藝
普通煉鋼工藝
電渣重熔(ESR)
將粗鋼坯置于電渣爐中,通入強(qiáng)電流,使電爐產(chǎn)生很高的溫度,使粗鋼坯熔化成鋼水,鋼水流經(jīng)電渣,雜質(zhì)被電渣過濾吸附,從而達(dá)到純化的效果。整體重熔速度快,但一些非常細(xì)小的雜質(zhì)并未除去。
真空電弧重熔(VAR)
在真空爐里,通入強(qiáng)電流在鋼胚上,鋼胚底部開始熔化,雜質(zhì)汽化成氣體被抽走,從而將鋼材純度提高,而且它是一滴一滴地凝固,凝固速度非常快,組織變得很致密。特點(diǎn)是雜質(zhì)去得徹底,但整體重熔速度慢。
3. 熱處理
鋼材的熱處理是指經(jīng)過加熱然后冷卻,通過控制鋼材的加熱溫度、保溫時(shí)間及冷卻速度來改變鋼的性能,以滿足加工或使用要求的工藝過程。主要的熱處理工藝有:退火、淬火、回火。
▌ 模具鋼按用途分類
1. 冷作模具鋼
冷作模具鋼主要用于制造對(duì)冷狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓制成型的模具。如冷沖裁模具、冷沖壓模具、冷拉深模具、壓印模具、冷擠壓模具、螺紋壓制模具和粉末壓制模具等。冷作模具鋼的范圍很廣,從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼到粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼。
2. 熱作模具鋼
熱作模具鋼主要用于制造對(duì)高溫狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓力加工的模具。如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。常用的熱作模具鋼有:中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具鋼;對(duì)特殊要求的熱作模具鋼,有時(shí)采用高合金奧氏體耐熱模具鋼制造。
3. 塑料模具鋼
由于塑料的品種很多,對(duì)塑料制品的要求差別也很大,對(duì)制造塑料模具的材料也提出了各種不同的性 能要求。所以,不少工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)形成了范圍很廣的塑料模具用鋼系列。包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、滲碳型 塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時(shí)效硬化型塑料模具鋼、耐蝕塑料模具鋼、易切塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、馬氏體時(shí)效鋼以及鏡面拋光用塑料模具鋼等。
把模具按壽命長(zhǎng)短分為五級(jí),對(duì)鋼材的要求:
一般把模具按使用壽命的長(zhǎng)短分五級(jí)。一級(jí)在百萬次以上,二級(jí)是50萬-100萬次,三級(jí)在30萬-50萬次,四級(jí)在10萬-30萬次,五在10萬次以下。
一級(jí)與二級(jí)模具都要求用可以熱處理、硬度在HRC50左右的鋼材,否則易于磨損,注塑出的產(chǎn)品易超差,故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能,又要在高硬度的狀態(tài)下有好的切削性能,當(dāng)然還有其他方面的考慮。
通常選用撫順8407、8418、FS139、H13、DC53等。有強(qiáng)腐蝕性的塑膠一般選FS139等鋼材,弱腐蝕性的除選S136、FS136外,還有SKD61、NAK80等。產(chǎn)品的外觀要求對(duì)模具材料的選擇亦有很大的影響,透明件和表面要求拋鏡面的產(chǎn)品,可選用的材料有NAK80,FS139等。
三級(jí)模具用預(yù)硬料多,牌號(hào)有S136H、718H,硬度HRC32—38.
四五級(jí)模具用P20、718、738、2311。
▌ 鋼材代號(hào)
德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN
Code:
1.2738:Low carbon, high alloy (P20 - 塑膠模鋼)
1.2311:Lowcarbon, high alloy (P20 - 塑膠模鋼)
1.2312:Lowcarbon, high alloy, free Machine (P20-易切削)
1.2083:StainlessSteel (420 - 抗酸鋼)
1.2316:Highperformance stainless Steel (420 - 高抗酸鋼)
1.2344:Chromiumbase (鉻基-H13 –熱作鋼)
1.2510:Lowalloy steel (O1-油鋼)
1.2379:Highcarbon, high chromium steel (D2 –鉻鋼)
日本標(biāo)準(zhǔn)JIS
Code:
SUSxx:Stainless Steel (抗酸鋼- 420)
SCMx:Chromium Molybdenum Steel(P20)
SKSx:Low Alloy Steel (油鋼 - O1)
SKD11:MediumHigh Alloy Steel(鉻鋼- D2)
SKD61:Medium High Alloy Steel(中高合金鋼-H13)
SKHxx:High Speed Steel (高速鋼- M2)