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模具钢知识

模具钢基础知识 一、基本分类

1.钢材种类极杂且多,其中模具用钢材分三类:

a.塑料模具钢:高抛光度

b.热作工具钢:高强度、耐高温

c. 冷作工具钢:耐高压、耐磨损mdash;mdash;lsquo;高速工具钢rsquo;为其一分支

2.常见牌号标志:

a.jismdash;mdash;日本工业规格

b.astmmdash;mdash;美国材料试验协会规格

c.aisimdash;mdash;美国钢铁协会规格

d.dinmdash;mdash;德国国家规格

二、使用惯例

1.p20,最常用的塑料钢

2.pds5,类似p20,但比p20难加工,缺点是温度较高易硬化

3.pds1,不等于s45c,不是型腔用,使用在模架,以降低成本

4.若要求耐用性,则模架材料s50c或s55c,国内常见克难办法为s45c锻打,硬度更高,耐磨性比s50c更好注:曾有人表示s45c锻打优于s50c的耐磨性,事实上,该s50c恐有伪劣产品之嫌

5.型腔钢材对硬度要求高于p20时,可选用nak80,利于耐用

6.选择倾向:

a.塑胶钢:即用在塑胶射出成模,再区分镜面抛光、耐蚀性等要求

b.冷作钢:用在导柱套标准零件,也用在精密五金模或耐磨的塑胶模或冷冲模

c.热作钢:铝或锌合金压铸模

7.塑料钢许多都是预硬型,以免热处理变形

8.各类钢材成份倾向:中碳:含c量0.3mdash;0.8%

a.塑料钢:中碳或低碳少量镍铬系(1mdash;10%)或中量接近sus420不锈钢铬系(gt;10%)耐腐蚀

b.热作钢:中c,少量cr

c.冷作钢:高c注:高速钢:高c,少量钨钼钒系(甚至加钴)。加少量铬可增加强度。

9.大类区分解说:

a. 冷作钢:此类钢种在常温下使用,由于硬度高与耐磨要求,含碳量属于高碳钢(cgt;0.8%),甚至加入少量多钨钼钒元素,表助于提高耐磨性,另外,高硬度须防范发脆,故添加铬(约4mdash;12%)以提高韧性和强度,也常辅之以锰元素

b. 热作钢:此类钢种主要要求在于500mdash;850℃左右较高温度的使用环境,故而耐高温的钨钼钒系元素与冷作钢相当,因其耐磨性非主要要求,是以含碳量仅属于中碳钢(0.3mdash;0.8%),且其进而对韧性的影响减少,故含铬量略下降(约3mdash;5.2%)

c. 塑料钢:模腔表面的耐磨蚀为其主要要求,故属于低碳钢(clt;0.3%)以减少其氧化倾向,并添加中量铬或少量镍铬元素以提高其耐腐蚀性能

三 .模具钢的选择

1.成形方法:可从两种基本材料类型中选择:

a.热加工工具钢,它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。

b.冷加工工具钢,它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。

一些塑料会产生腐蚀性副产品,例如pvc塑料。长时间的停工引起的冷凝、腐蚀性气体、酸、冷却/加热、水或储存条件等因素也会产生腐蚀。在这些情况下,推荐使用不锈钢材料的模具钢。

2.模具尺寸:大尺寸模具常常使用预硬钢,整体淬硬钢常常用于小尺寸模具。

3.模具使用次数:

长期使用(gt;1000000次)的模具应使用高硬度钢,其硬度为48mdash;65hrc。

中等长时间使用(100000mdash;1 000000次)的模具应使用预硬钢,其硬度为30一45hrc。

短时间使用(lt;1 00000次)的模具应使用软钢,其硬度为160mdash;2 50 hrc。

4.表面粗糙度:

许多塑料模具制造商对好的表面粗糙度感兴趣;当添加硫改善金属切削性能时,表面质量会因此下降,硫含量高的钢也变得更脆。

 crl2 性能:高碳、高铬类型莱氏体钢,具有较好的淬透性和良好的耐磨性。由于钢中碳质量分数最高可达 2.30%,从而钢变得硬而脆,所以冲南韧性较差,几乎不能承受较大的冲击荷载,易脆裂,而且易形成不均匀的共晶碳化物。

 用途:用于制造受冲击荷载较小,且要求高耐磨性的冷冲模和冲头,剪切硬且薄的金属的冷切剪刃、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺丝滚模等。

生产品种:热轧材、冷拉材、锻材、热轧钢板、冷拉钢丝。

 crl2mo1v1

 性能:高碳、高铬类型莱氏体钢,无特殊要求时钻不作为必加元素。由于钼和钒的含量比crl2mov 高,故钢的组织和晶粒度进一步细化,提高了钢的淬透性、强度和韧性,使钢的综合性能更好。

 用途:用于制造要求高耐磨性的大型复杂冷作模具,如冷切剪刀、切边模、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、滚边模和要求高耐磨的冷冲模和冲头等。

 生产品种:热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。

 crl2mov

 性能:高碳、高铬类型莱氏体钢,具有良好的淬透性,截面尺寸在400mm以下可以完全淬透,且具有很高的耐磨性,淬火时体积变化小。其碳含量比crl2钢低很多,且加入了钼、钒,因此,钢的热加工性能、冲击韧性和碳化物分布都得到了明显改善。

用途:用于制造断面较大、形状复杂、耐磨性要求高、承受较大冲击负荷的冷作模具,如冷切剪刀、切边模、滚边模、量规、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、形状复杂的冲孔凹模、钢板深拉伸模,以及要求高耐磨的冷冲模和冲头等。

 生产品种:热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。

 cr5molv

 性能:合金含量中等,由于含有钼和钒,所以钢的淬透性良好,碳化物分布均匀,具有一定的冲击韧性和较好的耐磨性。

 用途:用于制造定型模、钻套、冷冲模、冲头、切边模、螺纹滚模、搓丝板和量规等。

生产品种:热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。

 9mn2v

 性能:综合力学性能比碳素工具我钢,具有较高的硬度和耐磨性,淬透性很好,淬火时变形较小。由于钢中含有一定量的钒,细化了晶粒,减小了过热敏感性。碳化物不均匀性比crwmn钢好。

 用途:用于制造各种精密量具、样板,以及一般要求的尺寸较小的冲模、冷压模、雕刻模、料模、剪刀、丝锥、板牙和铰刀等。

生产品种:热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。

根据需方要求可供应中小规格的模块。

 crwmn

 性能:具有较高的淬透性,由于加入1.20%~1.60%(质量分数)钨,形成碳化物,所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶粒,从而使钢具有较好的韧性,该钢对形成网状碳物比较敏感,而且这种碳公物网使工具刃部有剥落的危险。

用途:使用较为广泛的冷作模具钢。用于制造量具,如板牙、块规、样柱和样套,,以及形状复杂的高精度冲模等。

 生产品种:热轧材、锻材、冷拉材、冷拉钢丝、银亮钢丝、热轧钢板、冷轧钢板。

 9crwmn

 性能:低合金冷作模具钢,具有一定的淬透性和耐磨性,淬火变形较小,碳化物分布均匀且颗粒细小。

 用途:用于制造截面不大的,而形状较复杂的冷冲模,以及量规、样板等量具。

生产品种:热轧材、锻材、冷拉材、冷拉钢丝、冷轧钢板。

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 性能:新中型合金冷作模具钢,性能较稳定,与高合金冷作模具钢crl2、crl2mov相比,用其制成的模具使用寿命明显提高。该钢的共晶碳化物颗粒细小,分布均匀,具有较高的淬透性和淬硬性,以及较好的耐磨性和尺寸稳定性。但钢的热加工温度范围较窄,变形抗力较大。

 用途:用于制造各种冲模、冷镦模、落料模、拉延模、冷挤压凹模和搓丝板等。

 生产品种:热轧材、锻材。

 根据需方要求可供应小规格模块。

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 性能:高韧性冷作模具钢,其化学成分接近高速工具钢的基体成分,属于一种基体钢。因此,它具有高速工具钢的高硬度和高强度。又因该钢没有过剩的碳化物,所以具有较高的韧性和疲劳强度。该钢含有0.20%~0.35%(质量分数)的铌,使晶粒细化,并提高晶粒精化温度,从而提高了钢的韧性,改善了其工艺性能。

 用途:用于制造冷挤压模具、冷镦模、螺钉冲头、冷冲模、拉延模和搓丝板等。

 生产品种:热轧材、锻材。

 根据需方求可供应部分扁钢或其他条钢。

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 性能:低碳高速工具钢类型的冷作模具钢,其淬透性好,并具有类似高速工具钢的高硬度、高耐磨性、高强度等综合性能,还具有比高速工具钢韧性好的特性。用该钢制造的冷挤压模寿命较长。因钢中钼含量较高,其热加工温度范围稍窄,变形抗力较大。此钢易脱碳。

 

 用途:用于制造冷挤压凹模和上下冲头等。

 生产品种:热轧材、锻材。

 根据需方要求可供应中小规格模块。