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模具钢分类
美国按模具服役条件将模具钢分为四大类,美国金属学会工具钢委员会列出了:冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢,塑胶模具钢,五大类。其中,冷作模具钢又分出12小类,热作模具钢9小类,塑料模具钢2小类,塑胶模具钢5小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素:
尺寸大小和形状的复杂性,
被加工的材料,
耐久性要求或设计寿命。
1.冷作模具钢
(1)分为五组:W组、O组、A组、D组、S组。
W组即水淬模具钢,有11个钢种,7个碳素模具钢,含碳量从0.7%-1.3%。
O组即油淬冷作模具钢(俗称油钢),有4个钢种,含碳量在0.85%-1.55%,
A组即空淬中合金冷作模具钢,有9个钢种,含碳量从0.5%-2.25%。
D组即高碳高铬冷作模具钢,有7个钢种,含碳量0.9%-2.5%。
S组即耐冲击工具钢,有7个钢种,含碳量0.4%-0.6%。
用于冷作模具还有高速钢(HSS组)和超高速钢(SHSS组),钴基硬质合金和钢结硬质合金(HA组),粉末钢和工程陶瓷(PIM组),碳钨工具钢(F组),特殊用途工具钢(L组)。
(2)冷作模具钢的选用
冷作模具钢的主系列是高硬冷作类,主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具,硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具,硬度低于HRC60- 62,主要用S类和部份A类和 普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模,如汽车外型冲压件,主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。
高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。
粉末模具钢有优良的耐磨寿命,硬度不大高HRC60-62,应用相当多。
碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。
2.热作模具钢
美国热作模具钢分二大类:热作模具钢,和超级热强合金。
热作模具由于在有温度的条件下工作,要求材料具有热强性和热耐磨性,为了保证模具的使用寿命模具要冷却,热冷交替模具会出现龟裂,即热疲劳裂纹,所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。
按热强性排列的主系列进行选材:
低合金调质模具钢(6G,6F2,6F3)→中铬热作模具钢(H11、H12、H13)→钨热作模具钢(H21,H22)。
非标准的热作模具钢:例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时,可以选择6H1,6H2。
当要求模具以热作耐磨性为主时,可以选择D2,D4→M2,M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的,但其热疲劳性(即冷热抗疲劳裂纹)很差,不能在急冷急热状态下使用。
3.塑料模具钢
美国是 早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家,以P来表示为主,共分为五类。
渗碳型塑料模具钢:P1,P2,P3,P4,P5,P6。这类钢含碳量很低,主要是美国早期及用挤压成型制模法,要求冷塑性好,有高的挤压性能,成型后表面渗碳淬火提高表面硬度,使用寿命长。芯部超低碳可使淬火时变形量 小。
调质型塑料模具:P20,P21。目前塑料模具中P20的用量很大,已成为主体,大多数在预硬状态时使用。
中碳合金工具钢用于热固性塑料模。钢号有H13,而L2和S7,O1和A2也有应用。这一类的特点是:
(1)基本属二次硬化金钢,500-600oC时的热强性好。
(2)含铬较高,大气腐蚀性好。
(3)淬透性极好,适用于大模块。
不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模,主要钢号有420,414L,440,416。
时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种,一种是P21低碳Ni-A1时效钢;另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。
塑料模具钢的选用
薄壁的塑料箱体,生产批量在小于10万件时,用P20,P21预硬态(HB250~300),腐蚀性较强时用414L。
高寿命的普通塑料模,用P6或P20,经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58;塑料件不太大时,可用O1,S7。腐蚀性较强时用420。
非高温的热固性模用P6,P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。
高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。
4.塑胶模具钢
塑胶模具钢分预硬普通塑胶模具钢,预硬优质塑胶模具钢,预硬高硬度塑胶模具钢,预硬抗腐镜面塑胶模具钢,抗腐镜面塑胶模具钢5小类塑胶模具钢质量等级分配
模具类别以美国SPI-SPE 为标准分下列各类.
一. 101 类模(SPI-SPE 标准1,000,000 啤或以上,长期精密生产模)
1. 需要详细模具结构图.
2. 模胚材料硬度 为 280BN.(DME #2 钢 / 4140 钢)
3. 有胶位的内模件钢材一定要见硬至 48~50HRC.其余零件如行位,压锁,压条等亦应为硬件.
4. 顶针板要有导柱.
5. 行位要有硬片.
6. 如有需求的话,上模,下模及行位要有温度控制.
7. 所有运水道,建议采用无电浸镍或用420 不锈钢做模板.这样可防止生锈及清理垃圾.
8. 需要直身锁或斜锁.
二. 102 类模. (不超过1,000,000 啤,大量生产模具.)
1. 需要详细模具结构图.
2. 模胚材料硬度 为 280BHN.(DME #2 钢 / 4140 钢)
3. 有胶位的内模件钢材要见硬至 48~52HRC,其余有用的零件亦应同一处理.
4. 建议采用直身锁或斜锁.
5. 下列项目可能或不需要.视乎 终生产数量而定.建议报价时如采用下列项目要检查清楚是否需要:
A. 顶针板导柱.
B. 行位硬片.
C. 电镀运水孔.
D. 电镀模腔.
三. 103 类模(少于500,000 啤,中量生产模.)
1. 需要详细模具结构图.
2. 模胚材料硬度 小为 165BHN. (DME #1 钢 / 1040 钢)
3. 内模钢材为 P20(28~32HRC)或高硬度(36~38HRC).
4. 其余要求视乎需要而定.
四. 104 类模(少于100,000 啤,少量生产模)
1. 需要模具结构图.
2. 模胚材料 P20(28~32HRC)可用软钢或铝.(1040 钢)
3. 内模件可用铝,软钢或其它认可金属.
4. 其余要求视乎需要而定.
五. 105 类模. (少于500 啤,首办模或试验模)
1. 可用铝铸铁或环氧树脂或任何材料只要有足够强度可生产 少测试数量便可.
轴承钢分类
我国已生产高碳铬不锈轴承钢,主要钢号有9Cr18;渗碳轴承钢,主要钢号有G20CrMo;铬轴承钢,主要钢号有GCr15。
轴承钢又称高碳铬钢,含碳量ωc为1%左右,含铬量ωcr为0.5%-1.65%。轴承钢又分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及防磁轴承钢六大类;
SUJ2轴承钢特性及应用
SUJ2 JIS高碳铬轴承钢,本产品采用日本SUJ2轴承专用钢全硬处HRC58-61具备了轴承的耐磨性也加强了顶针钢性加工性,扁梢可直接加工成型使用模次高於SKD-61(HRC52)全硬体2-3倍。
SUJ2用 途: 一般塑胶模具汽车机床轴承钢球滚子轴套冷轧.
SUJ2化学成份
碳(C)0.95-1.10,硅(Si)0.15-0.35,
锰(Mn)≤0.50,
磷(P)≤0.025,
硫(S)≤0.025,
铬(Cr)1.30-1.60,
钼(Mo)≤0.08,
镍(Ni)≤0.25,
铜(Cu)≤0.25
SUJ2力学性能
抗拉强度 σb(MPa):1617
冲击功 Akv(J):28
硬度:61~64HRC
试样尺寸:某试样
油钢
油钢我国牌号又名CrWM,是9CrWMn模具钢的改进型,提高了C、Cr、W的含量,所以有更高的淬透性,油淬可淬透Φ40~Φ50mm的工件,且淬火变形小,因而习惯称微变形钢。由于W形成钨碳化物,钢在淬火和低温回火后具有比铬钢(Cr2)和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度、耐磨性,此外钨还细化晶粒,提高回火稳定性,从而使钢获得更好的韧度。淬火后残留奥氏体量比其他合金钢多,此外还容易形成碳化物网,对韧性不利、可通过锻后正火予以改善。
此钢在我国有较长的应用历史,应用广泛。
国外同类型的钢号有日本的SKS31(JIS),韩国的STS31(KS),德国的105WCr6(DIN),法国的105WCr5(NF)。其实美国的O1(AISI)是介于9CrWMn和CrWMn之间的钢,O1的主要合金元素Cr、W比CrWMn低,但是含有0.20%的V。性能不如CrWMn。
用途:主要用于碳素工具钢不能满足要求的截面较大,形状较复杂的模具零件,要求淬火变形小。
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