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什么是模具钢?很多人似懂非懂,看完这篇文章,你全懂了。第566篇

模具钢是工具钢的一种,工具钢分七大类,分别是碳素工具钢、低合金工具钢、高合金工具钢(又称冷作模具钢)、高速工具钢、塑料模具钢、热作模具钢、特殊用途钢。不同的模具需要不同的性能,模具钢大概有750个钢号。

 

有些钢号的合金成分,性能看似一样的,但决定模具钢的性能是合金成分、冶炼质量、内部结构、热处理工艺、组织状态,这5个方面综合作用下,呈现出来的综合表现,而不是单个的一对一的因果关系。但说明书上能呈现出来的,只有合金成分和性能说明。

 

这也是很多人选择模具钢材时,感到困惑的原因所在,感觉都差不多,到底选哪一个。同时这也是很多商家鱼龙混杂的原因所在,他们欺负用户看不懂,就用合金成分达标来标榜自己是“国标料”,价格很便宜,并以性价比高来粉饰自己。

 

 但用户买回去使用后,却发现性能没有说明书写的那么好,但又找不到原因,只能吃哑巴亏。其实他们是偷换了感念,把5个因素说成是一对一的单个因素,这也是模具钢市场,假货满街,以次充好、粗制滥造的原因所在。

 

750个钢号,大概可以归类为7大类,每一个类别的合金总量、性能、使用场合都不同。

 

碳素工具钢是指碳C含量很高,硬度比较高,但不含合金的工具钢,常用的牌号有T8、T9、T10、T12,“T”是特钢的汉语拼音缩写,后面的数字代表含碳量的百分比,T8代表的是碳C含量0.8%,T12代表是碳C含量是1.2%。

 

它们的硬度一般可以做到55-60HRC的高硬度,耐磨性比铁料好,但因为不含合金,淬透性差,表面硬度和心部硬度不一致,也很脆,容易碎裂,热处理后不能进行线切割的精密加工。一般用于导柱导套,简单的工具,只要求耐磨性,不受冲击的工况使用,但价格低廉。

 

为了提高工具钢的淬透性和耐磨性,就往钢材里面加了一点合金,就延伸出低合金工具钢,这类合金加得很少的,一般是1%~2%,所以性能提高有限。常用的牌号有,GCr15(滚动轴承钢)、60Si2Mn(弹簧钢),9CrWMn(油钢)、9SiCr、W2等。

 

合金和碳在淬火时,会生成某些坚硬的碳化物组织,从而提高了耐磨性,也增加了淬透性,淬硬层变深,工具就可以多次修复,而不影响刀口耐磨性;因为硬度趋于一致,抗冲击韧性也提高了,使用硬度一般是55-60HRC。可以用于简单的模具,耐磨零件如轴承,弹簧,切削速度不快的手工刀具,如裁纸刀、裁缝针、木工刀具、菜刀等。

 

为了进一步提高耐磨性和淬硬层的深度,就往金属里面加了大量的合金,比如:Cr12,碳C含量2.0%,铬Cr含量12%,以提高它的淬透性,并得到大量的坚硬的碳化物组织,从而提高耐磨性,这就是高合金工具钢,也是我们常说的冷作模具钢,它的耐磨性大约是低合金工具钢的3倍,并因为硬度均匀,回火温度高,内应力得到大量释放,韧性得到提高,热处理后可以进行线切割的精密加工,而不会开裂,并大量应用于模具上面使用,以及切削速度较快的自动化零件。

 

冷作模具钢常用的牌号有Cr12、Cr12MoV、SKD11、Cr12Mo1V1、D2、DC53、8503、8566、LD、88、K340等,使用硬度HRC58-62,耐磨性非常好,并兼顾了抗崩裂性能,稳定性大幅提高,使用场合被放大,甚至恶劣的工况也能信任。因为使用范围广,你听到的频率高,这也是我们耳熟能详的钢种。

 

为了进一步提高耐磨性,以满足某些高速切削、硬料切削、对耐磨性有特殊要求的工况使用,就延伸出了高速工具钢。这类钢材的合金总量达到20%-30%,并且大量添加了红硬性很好的钨钴合金,使用硬度HRC62-69HRC,不仅耐磨性好,红硬性也非常好,在高速切削产生高热的条件下,硬度也不下降,还能保持高的耐磨性和切削性能,这是其它工具钢所不具备的特性。

 

典型的牌号是W18Cr4V,这款钨系高速钢,但因为钨W含量太高,脆性很大,资源浪费也大。科研人员就想到了用钼Mo来代替钨W,在保证红硬性的前提下,提高韧性,后来就有的W6Mo5Cr4V2的钨钼系的通用型高速钢,使用硬度HRC62-64,抗冲击韧性得到大幅度的提高;冶炼难度、热处理难度也大幅下降了,生产工艺也得到改善;这款材料已经成为高速钢里面的通用材料,应用广泛,市场需求量也大,历史也久远,从开始使用距今已经有120年的历史了,还没有被市场淘汰。

 

高速钢常用的牌号有W6Mo5Cr4V2、SKH51、SKH-9、M2、SKH55、M35、SKH-59、M42。它们主要用于高速切削刀具、硬料切削刀具,要求耐磨的模具冲头料。

 

由于当下的生产需求,对耐磨性、抗崩裂性能提出了更高的要求,普通熔铸高速钢的合金总量已经没办法再增加了,后来就延长了粉末冶炼的先进工艺,进一步提高了高速钢的合金总量和碳C含量,改变了碳化物的形态,增加了数量、尺寸变得更细小,分布也更加均匀,从而大幅度提高了耐磨性,并保持了抗冲击韧性,让我们切削工具、模具的寿命大幅延长。

 

粉末高速钢的通用牌号有PM23、PM4、PM30、PM53、PM60,大家耳熟能详的品牌名称有ASP23、ASP30、ASP60。

 

粉末高速钢诞生距今已经有55年历史了,由于技术的不断迭代,颗粒度越来越细小,性能也越来越好,已经被大量的使用,但由于冶炼成本高昂,限制了它的使用,但从性能方面考虑,是完全可以替代普通熔铸高速钢的。

 

塑料模具钢主要用于注塑模具使用,根据使用场合的性质,一般分3类,预硬型塑料模具钢、防锈型塑料模具钢、高硬度的塑料模具钢。

 

预硬型塑料模具钢是钢厂已经调质好硬度的,可以直接加工成模具的,模具厂省去了热处理的费用和时间,适合做大型模具的材料,硬度一般是28-42HRC之间,常见的牌号有P20、2311、2738H、718H、NAK80、FDAC等,不锈钢系列的S136H、2316H、4Cr13H、2083H等。

 

防锈型塑料模具钢是从不锈钢中演变过来的,一般是指马氏体不锈钢,可以淬火加硬的,模具既能防锈,又抗腐蚀,还能镜面抛光,主要的牌号除了上面提及的预硬型不锈钢外,还有需要淬火加硬,做硬模用的,常见牌号有4Cr13、2Cr13、3Cr13、2083、 S136、S136-D、M316、2316、M340等,淬火硬度HRC50-56。

 

高硬度的塑料模具钢是钢厂以退火状态供货,你粗加工后淬火加硬,做硬模用的,使用硬度一般是50-60HRC,除了上文提及的不锈钢,还有H13、2344、SKD61、8407、8418、LG、8503等。

 

热作模具钢是指模具要在高温下使用的压铸模具、热锻模具、热挤压模具用的模具材料,它们都是要热处理的,而且耐热合金钼Mo都比较高,具备很好的耐热性能、热疲劳性能、抗冲蚀性能,热磨损性能,高的红硬性,高温强度好,不同的模具,不同的使用场合,需要不同的性能。

 

热作模具钢常见的牌号是低合金的5CrNiMo,钨系的3Cr2W8V,兼顾低合金的韧性和钨系的耐热性能,又兼顾了抗冲蚀性能的铬系热作模具钢,常见的牌号有4Cr5MoSiV,4Cr5MoSiV1、H13、H11、SKD61、2344、8407、2343。这四类是市场上比较常见,我们平常使用频率比较高的热作模具钢。

 

还有耐热性能更好的8418、DIEVAR、HD、8433等。还有硬度HRC54-60、热磨损性能更好的铬钼钨系热作模具钢的GR、W360、LG、8566、YXR33等。

 

特殊用途钢,一般是指针对某一特殊领域的定制化钢种,我们接触的不多,在此就不再敖述。

 

上文的模具钢介绍,是根据使用性能,方便大家记忆,所做的一些分类。模具钢的分类没有明显的界限和硬性的规定,只是为了方便模具钢用户的使用,而做的一些分类,以及我本人多年从事模具钢的一些行业经验总结,希望对大家了解模具钢,选择模具钢,使用模具钢,有一些借鉴作用。

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  我是模具钢大王吴德剑,来自东莞誉辉模具钢,誉辉模具钢,3个世界500强在用,京瓷连续7年采购誉辉模具钢。我已经解决了4000多家企业,在模具选材、制作和使用方面的疑难杂症,如果你在选择模具钢材时,有拿不定主意的,或者是现在用的模具钢,模具使用寿命短的,你不知道用哪款材料的,欢迎你来找我,相信在这方面,我是能够做你参谋长,并且能够让你少交学费。吴德剑模具钢,用户的参谋长,用过的都买账!

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