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模具鋼材料簡介
模具鋼是用來制造模具的材料鋼種,如冷作模具鋼、熱作模具鋼、高速鋼、塑料成型模具鋼、碳素鋼。模具鋼材料選擇和質量直接影響著成型加工工藝的質量、產品的精度、產量和加工成本,而模具的質量與使用壽命除了靠合理的結構設計和加工精度外,還受到模具材料選擇、材料質量和熱處理的影響。
由于各種模具用途不同,工作條件復雜,因此對模具用鋼性能提出了較高的要求,如硬度、強度、耐磨性,韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。
一.常用模具鋼材料: 冷作模具,SKD11、 SLD、 Cr12MoV、DC53;熱作模具,SKD61、H13、 4Cr5MoSiV;高速鋼,SKH51、M2、ASP23;塑料模具,P20、NAK80、STAVAX;碳素鋼,YK30、S45C、45#。
1.SKD11類冷作模具材料:特性;萊氏體鋼、組織中有大量共晶碳化物、淬透性很高、 熱處理變形小、耐磨性高、承載力大。用途:用于制造高耐磨、微變形、高負荷下服役的冷加工用的模具和工具;重型落料模、冷擠壓模、深拉伸模、剪刀片、冷鐓模、陶鐓模等;在200℃以下服役。
2.SKD61類熱作模具材料:特性;抗氧化性較好、淬透性高、耐熱疲勞性能好,能長時間在反復急冷急熱的條件下服役、韌性高。用途:在500~700℃高溫下服役;用于制作壓鑄模、高速成形模;用于制作熱鍛模、熱鐓模、熱擠壓模。
3.SKH51類高速鋼:特性; 萊氏體鋼、淬透性高、硬度很高、抗壓強度高、耐磨性高、韌性高。用途: 用于經受一定沖擊載荷的工具和熱加工模具;用于承受重負荷和加工硬材質的冷作模具;用于制作鉆頭、鉸刀、絲錐、沖頭等。
4.塑料模具鋼:特性;機械加工性能好、鏡面拋光研磨性能好、 圖案蝕刻性能好、 熱處理變形小、尺寸穩定性高;焊補性能較好。用途:用于制作熱塑性塑料成形的注塑模;用于制作熱固性塑料成形的壓塑模;在200~300℃溫區內服役。
5.碳素工具鋼:優點; 價廉易得、易于鍛造成形、切削加工性能比較好。缺點: 淬透性差、淬火變形開裂傾向大、耐磨性和熱強性較低。用途:小型手工刀具、木工刀具、形狀簡單的小型冷作模具。
二.模具材料檢驗項目:脫碳層厚度、共晶碳化物不均勻度、大塊碳化物尺寸、珠光體級別(球化退火級別)、非金屬夾雜物、化學成分。
1.表面脫碳的危害:工件表面淬火硬度不足、耐磨性降低、嚴重時可導致工件淬火開裂。
脫碳層金相
2.共晶碳化物分布嚴重不均的危害: 造成材料橫縱向性能顯著差異,可使橫向沖擊韌度與縱向沖擊韌度之比<0.5; 淬火內應力過大以致淬火開裂;易導致磨削裂紋、線切割開裂;易使模具早期脆裂失效。
共晶碳化物分布
3.模具鋼中的雜質分布嚴重的危害:降低材料沖擊韌度aK及斷裂韌度KIc;易導致模具早期脆性開裂。
夾雜物分布