模具钢的基础知识

毛毛虫 · 发表于 2012-12-17 09:54:27

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。
　cr4w2mov
　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。
　6cr4w3mo2vnb
　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。
　6w6mo5cr4v
　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。