模具钢大致可分为(冷作模具钢)、(热作模具钢)和(塑料模具钢)3类,用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢,按其所制造模具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性,足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢的性能要求也不同。
冷作模具包括冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模和冷挤压模等。冷作模具有钢,按其所制造具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳合金钢,碳质量分数在080%以上,铬是这类钢的重要合金元素,其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小模具用钢,最高铬质量分数可达13%,并且为了形成大量碳化物,钢中碳质量分数也很高,最高可达20%~23%。冷作模具钢的碳含量较高,其组织大部分属于过共析钢或莱氏体钢。常用的钢类有高碳低合金钢、高碳高铬钢、铬钼钢、中碳铬钨钏钢等。
热作模具分为锤锻、模锻、挤压和压铸几种主要类型,包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具在工作中除要承受巨大的机械应力外,还要承受反复受热和冷却的做用,而引起很大的热应力。热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性,以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢,还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹,以及经受液态金属流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢,碳质量分数在030%~060%,属于亚共析钢,也有一部分钢由于加入较多的合金元素(如钨、钼、钒等)而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。
塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外,还要求具有良好的工艺性,如热处理变小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。 [编辑本段]模具钢分类 21冷作模具钢
211高碳低合金冷作模具钢
9SiCr、9CrWMn、CrWMn、Cr2、9Cr2Mo、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、Cr2Mn2SiWMoV
212抗磨损冷作模具钢
6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、7Cr7Mo3V2Si、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、Cr12W、Cr12Mo1V1
213抗冲击冷作模具钢
4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si
214冷作模具碳素工具钢
T7、T8、T9、T10、T11、T12
215冷作模具用高速钢
W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V、W9Mo3Cr4V
216无磁模具用钢
7Mn15Cr2Ae3V2Wmo、1Cr18Ni9Ti
22热作模具钢
221低耐热性热作模具钢
5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi
222中耐热性热作模具钢
4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、8Cr3
223高耐热性热作模具钢
3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2VSi、5Cr4Mo3SiMnVAe、5Cr4W5Mo2V、6Cr4Mo3Ni2WV
23塑料模具钢
231碳素塑料模具钢
SM45、SM50、SM55
232预硬化型塑料模具钢
3Cr2Mo、3Cr2NiMnMo、5CrNiMnMoVSCa、40Cr、42CrMo、30CrMnSiNi2A
233渗碳型塑料模具钢
20Cr、12CrNi3A
234时效硬化型塑料模具钢
O6Ni6CrMoVTiAe、INi3Mn2CuAeMo
235耐腐蚀型塑料模具钢
2Cr13、4Cr13、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2
另:
在钢板(板材)中,也有许多材质被列入模具钢系列:45(45#,45号),P20,S45C,S50C等等。
模具钢工艺性能
A 可加工性
——热加工性能,指热塑性、加工温度范围等;
——冷加工性能,指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能。
冷作模具钢大多属于过共析钢和莱氏体钢,热加工和冷加工性能都不太好,因此必须严格控制热加工和冷加工的工艺参数,以避免产生缺陷和废品。另一方面,通过提高钢的纯净度,减少有害杂质的含量,改善钢的组织状态,以改善钢的热加工和冷加工性能,从而降低模具的生产成本。
为改善模具钢的冷加工性能,自20世纪30年代开始,研究向模具钢中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素,发展了各种易切削模具钢,以进一步改善其切削性能和磨削性能,减少刀具磨料消耗、降低成本。
B 淬透性和淬硬性
淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态;淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷作模具钢,淬硬性往往是主要的考虑因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢,一般模具尺寸较大,尤其是制造大型模具,其淬透性更为重要。另外,对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具,为了减少淬火变形,往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质,如空冷、油冷或盐浴冷却,为了得到要求的硬度和淬硬层深度,就需要采用淬透性较好的模具钢。
C 淬火温度和热处理变形
为了便于生产,要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些,特别是当模具采用火焰加热局部淬火时,由于难于准确地测量和控制温度,就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。
模具在热处理时,尤其是在淬火过程中,要产生体积变化、形状翘曲、畸变等,为保证模具质量,要求模具钢的热处理变形小,特别是对于形状复杂的精密模具,淬火后难以修整,对于热处理变形程度的要求更为苛刻,应该选用微变形模具钢制造。
D 氧化、脱碳敏感性
模具在加热过程中,如果发生氧化、脱碳现象,就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低;因此,要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于含钼量较高的模具钢,由于氧化、脱碳敏感性强,需采用特种热处理,如真空热处理、可控气氛热处理、盐浴热处理等。
其他因素
在选择模具钢时,除了必须考虑使用性能和工艺性能之外,还必须考虑模具钢的通用性和钢材的价格。模具钢一般用量不大,为了便于备料,应尽可能地考虑钢的通用性,尽量利用大量生产的通用型模具钢,以便于采购、备料和材料管理。另外还必须从经济上进行综合分析,考虑模具的制造费用、工件的生产批量和分摊到每一个工件上的模具费用。从技术、经济方面全面分析,以最终选定合理的模具材料。
产品名称: SWCH20K 优特钢
圆棒规格: SWCH20K 圆钢直径33mm起至300mm 长度6米以内
板材规格: SWCH20K 厚度6mm-300mm 宽度710mm以内 长度6米以内
产地厂家: SWCH20K 德国撒斯特,宝钢,东北特钢,长钢
含碳量小于135%,除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加,钢的强度、硬度升高,塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比,碳素钢使用最早,成本低,性能范围宽,用量最大。适用于公称压力PN≤320MPa,温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低20号钢一般多用来制作渗碳零件。热处理工艺是先进行渗碳处理,随后进行淬火优质碳素结构钢二类。优质碳素结构钢规定硫、磷的允许含量比普通碳素钢低,所以综合机械性能比普通碳素钢好。
(1)生产制造方法。碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢,而平炉可以冶炼各种优质钢。近年来氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快,有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模,就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成各种形状的钢材和锻件。钢锭经过压力加工后,能够改善钢的内部组织和夹杂物分布,所以同样成分的钢材要比钢锭的性能优越一些。
(2)用途。碳素钢主要用来制造强度要求不高的机器零件和各种金属构件。广泛应用于机械制造的各个方面。如农业机械、机床、船舶等。它是一种应用最广、用途最大的钢材。
主要生产及输往国家、地区我国的鞍山钢厂、宝山钢厂、上海钢厂、太原钢厂、重庆钢厂、天津钢厂等是出口碳素钢的主要产地。一般碳素钢多加工成型材,如角钢、扁钢铁碳合金。工业上应用的碳素钢碳含量一般不超过14%。这是因为含碳量超过此量后,钢表现出很大的硬脆性,并且加工困难,失去生产和使用价值。碳素钢按其质量不同可分为普通碳素结构钢钢材屈服强度分为5个牌号:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D等级,最多的有四种,有的只有一;另外还有钢材冶炼的脱氧方法区别。脱氧方法符号:F——沸腾钢b——半镇静钢Z——中碳钢(碳含量为025%~06%)、高碳钢(碳含量为06%~135%)。按质量分为普通碳素钢,其有害杂质磷、硫含量均小于005%,包括甲类钢(A类钢,保证力学性能)、乙类钢(B类钢,保证化学成分)和特类钢(C类钢,保证力学性能和化学成分)--如:Q235A,Q235B,Q235C,Q235D,SS400等等;优质碳素钢,有害杂质磷、硫含量均小于004%;高级优质碳素钢,有害杂质磷、硫含量小于003%--如:45,S50C,S45c,P20等等。按用途又分为碳素结构钢和碳素工具钢合金结构钢16Mn分类:按含碳量分为低碳钢(碳含量为004%~025%)、,前者主要用于制造各种结构件和机器零件,一般属低碳钢和中碳钢;后者用于制造刀具、量具、模具等,一般属高碳钢。碳素结构钢按照镇静钢TZ——
特殊镇静钢
1概述,碳素钢是指碳含量低于2%,并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的和、工字钢等输往日本、香港、东南亚、中东等国家和地区。
2主要进口生产国家我国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比,碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收。
3种类,碳素钢按含碳量可划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢属于工具钢,详见“工具钢”部分。低碳钢如和低温回火。经这样处理后零件表面具有较高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳钢如45号钢根据使用条件不同,热处理方式也不同。一般做热加工使用的要进行调质处理,即淬火后高温回火。其他条件使用的可进行正火处理。
是高级优质中碳钢,采用由电炉、平炉或纯氧转炉炼钢法制造的全静钢,具有金相组织均匀的特点。该钢含碳量(质量分数,%)≥04,耐磨性优良,延展性减少,淬火易变形和开裂,故淬火极为重要,切回火后必须急冷,以避免发生回火脆性。通过实行球化处理,可以改善这类碳钢的切削性能。该钢通常回火到硬度19~22HRC以后使用,以增加其切削加工性能。
性能
S50C/S53C钢产品性能介绍
(1)高级优质中碳钢,采用由电炉、平炉或纯氧转炉炼钢法制造的全静钢,具有金相组织均匀的特点。该钢含碳量(质量分数,%)≥04,耐磨性优良,延展性减少,淬火易变形和开裂,故淬火极为重要,切回火后必须急冷,以避免发生回火脆性。
通过实行球化处理,可以改善这类碳钢的切削性能。该钢通常回火到硬度19~22HRC以后使用,以增加其切削加工性能
(2)供货状态及硬度 143~187HBS,179~235HBS,212~277HBS。
(3)钢材特性:良好的机械加工性及切削性特佳
(4)钢材一般用途:适用于塑胶模架配板及机械配件
成分(质量分数,%)
碳:C 047~053、
硅:Si 015~035、
锰:Mn 060~090、
磷:P≤0030、
硫:S≤0035、
铜:Cu≤030、
镍:Ni≤020、
铬:Cr≤020
力学性能
抗拉强度 σb (MPa):≥630(64)
屈服强度 σs (MPa):≥375(38)
伸长率 δ5 (%):≥14
断面收缩率 ψ (%):≥40
冲击功 Akv (J):≥31(4)
冲击韧性值 αkv (J/cm2):≥39(4)
硬度 :未热处理,≤241HB;退火钢,≤207HB
试样尺寸:试样尺寸为25mm
检验:对钢板进行布氏硬度检验,布氏硬度值为185-240HB
热处理规范:正火,830℃;淬火,830℃;回火,600℃。
金相组织:珠光体+铁素体。
交货状态
以不热处理或热处理(退火、正火或高温回火)状态交货。钢板的交货状态应符合表4的规定。
对应钢号
中国GB标准钢号50;日本JIS标准钢号S50C/S53C;德国DIN标准材料钢号11213;德国DIN标准钢号CF53;英国BS标准钢号060A52;法国AFNOR标准钢号XC48TS;法国NF标准钢号C50;意大利UNI标准钢号C53;比利时NBN标准钢号C53;瑞典SS标准钢号1674;西班牙标准钢号F112;美国AISI/SAE标准钢号1050;国际标准组织ISO标准钢号C50E4。[1]
应用举例
1、可用于各种冷作模具的垫板;
2、钻模固定板 ;
3、标准的模板材料等。
一、S55C钢板材料介绍
S55C相当于中国优质碳素结构钢55#钢。与45#钢一样属于中碳钢高级优质中碳钢。该钢是由电炉、平炉或纯氧转炉炼钢法制造的全静钢,具有加工性优良、金相组织均匀的特点。S55C钢价格便宜,加工容易,适合于高频淬火、火焰淬火等表面硬化处理。S55C钢含碳量(质量分数,%)≥04,耐磨性优良,但延展性减少,淬火易变形和开裂,故淬火极为重要,且回火后必须急冷,以避免发生回火脆性。该钢切削困难,需进行球化处理改善切削性能,原则上回火到硬度19~22HRC,以利于机械加工。
二、S55C和55#钢执行标准:标准:JIS G4051-2005,参考对应钢号 美国AISI标准钢号1050/1055、日本JIS标准钢号S50C/S55C、德国DIN标准材料编号11730。
三、S55C和55#钢化学成分对比:
四、S55C和55#钢力学性能对比:
11730对应国内45号钢一样
德国DIN标准材料11730是属于中碳钢高级中碳钢。11730钢是由电炉、平炉或纯氧转炉炼钢法制造的全静钢,具有加工性优良、金相组织均匀的特点。该钢价格实惠,加工容易,适合于高频淬火、火焰淬火等表面硬化处理。该钢含碳量(质量分数,)≥04,耐磨性优良,但延展性减少,淬火易变形和开裂,故淬火为重要,且回火后必须急冷,以避免发生回火脆性。该钢切削困难,需进行球化处理改善切削性能,原则上回火到硬度19~22HRC,以利于机械加工。供货状态及硬度 149~192HBS,183~255HBS,229~285HBS。
11730化学成分:
C 052~058
Si 015~035
Mn 060~090
P≤0030
S≤0035
Cu≤030
Ni≤020
Cr≤020
3Cr2W8V热作模具钢,是常用的压铸模具钢,有较高的强度和硬度、耐冷热疲劳性良好,且有较好的淬透性,但其韧性和塑性较差。适用制作高温、高应力下,不受冲击负荷的凸模、凹模,如压铸模、热挤压模、精锻模、有色金属成型模等。
3Cr2W8V属于国标工模具钢,执行标准:GB/T 1299-2014
3Cr2W8V化学成分
C030~040
Si≤040
Mn≤040
Cr220~270
W750~900
V020~050
p≤0030
S≤0030
3Cr2W8V硬度 :退火,255~207HB,压痕直径38~42mm
3Cr2W8V热处理:
3Cr2W8V钢属于中碳高合金钢,它具有很高的韧性和良好的导热性,钢中较高的含钨量,使钢的回火稳定性提高,并在回火过程中析出碳化物造成二次硬化,因此3Cr2W8V钢的红硬性也较好。此外,钢中含有的铬和钒还能提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。
3Cr2W8V钢的临界点:Ac820~830℃,Ar790℃Acm1100℃。
(1)锻造
3Cr2W8V钢的锻造规范如下:加热温度:1130~1160℃;始锻温度:1080~1120℃;终锻温度:850~900℃;冷却方法:先空冷至Ar附近,然后缓冷。
(2)退火
3Cr2W8V钢锻造后必须进行退火处理,其目的在于均匀组织、降低硬度,以便于切削加工。因为此钢实际上属于过共析钢类型,所以一般采用等温球化退火。退火后,组织由球状珠光体和少量粒状碳化物组成。其硬度为HB207~255。
(3)淬火与回火
3Cr2W8V钢的淬火温度一般选择1050~1100℃,理由是过高的淬火温度,将导致冲击韧性下降,近年来试验结果表明,提高淬火温度至1100~1150℃,可使3Cr2W8V钢的回火稳定性、回火后的硬度、红硬性、高温冲击韧性、断裂韧性、室温和高温强度等均获得较显著的改善。这对3Cr2W8V钢制造承受冲击负荷不大、工作温度较高的热挤压模以及压铸模是十分有利的,其使用寿命都有一定程度的提高。根据金相组织的观察,在低于1150℃温度淬火,晶粒的长大不严重,淬火温度高于1175℃时,才出现粗大的马氏体组织。所以,3Cr2W8V钢的淬火温度最高选择到1150℃为宜。
3Cr2W8V钢的加热,和其它高合金钢一样,应采用预热或缓慢加热,以减小热应力,小模具可以不预热,形状复杂和大的模具,应进行两次预热。
3Cr2W8V钢的淬透性很好,一般在140~160℃的热油或空气中冷却即可;对尺寸小,形状稍复杂的模具,可采用550~600℃的盐浴中一次分级而后空冷的淬火工艺(15~18秒/毫米);对形状复杂,要求变形小的模具,可采用先在830~850℃进行第一次分级(预冷),再在450~550℃进行第二次分级,然后在空气中冷却;如模具形状特别复杂,采用分级淬火还不能达到要求时,则可以采用等温淬火,如在400℃进行贝氏体等温淬火。3Cr2W8V钢淬火冷却时不要冷至室温,在冷至100~150℃时即直接转入回火炉,以碱少裂纹的形成
用途:常用的压铸模具钢。碳含量较低,有较高韧性和良好的导热性;同时,含有较多的碳化物形成元素铬、钨、钒,相变温度提高,使钢有高的高温强度、硬度和良好的耐热疲劳性;淬透。适于制造高温、高应力,但不受冲击负荷的压铸铜、铝、镁合金用附模、型芯、浇口套、分流钉、高应力压腊、热剪切刀、热顶锻模、平锻机凸凹模、镶块等。
S50C材料轴承会生锈的,该钢属于碳钢,不是不锈钢。
S50C是高级优质中碳钢,采用由电炉、平炉或纯氧转炉炼钢法制造的全静钢,具有金相组织均匀的特点。该钢含碳量(质量分数,%)≥04,耐磨性优良,延展性减少,淬火易变形和开裂,故淬火极为重要,切回火后必须急冷,以避免发生回火脆性。通过实行球化处理,可以改善这类碳钢的切削性能。该钢通常回火到硬度19~22HRC以后使用,以增加其切削加工性能。
成分(质量分数,%)
碳:C 047~053、
硅:Si 015~035、
锰:Mn 060~090、
磷:P≤0030、
硫:S≤0035、
铜:Cu≤030、
镍:Ni≤020、
铬:Cr≤020
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