模具常用5种钢材哪五种好(做模具最好的钢材是哪种)
发布时间:2023-09-06 浏览次数:次
今天给各位分享模具常用5种钢材哪五种好的知识,其中也会对做模具***好的钢材是哪种进行解释,现在开始吧!
塑胶模具常用钢材介绍(一)C45W中炭钢 美国标准编号:AISI1050~1055;日本标准编号:S50C~S55C德国标准编号:1.1730。中炭钢或45#钢香港称为**钢,此钢材的硬度为:HB170~HB220,价格便宜,加工容易,在模具上用作模架,顶柱,及一些不重要的零件上,市场上一般标准模架是采用此种钢材。
(二)40CrMnMo7预硬塑胶模具钢 美国、日本、新加坡、香港、中国标准编号:AISIP20,德国及有些欧洲国家编号:DIN:1.2311、1.2378、1.2312。此种钢是预硬钢,一般不适宜热处理,但是可以氮化处理,此钢种的硬度差距也很大,由280HRC~400视乎那间钢厂的标准,由于已作预硬处理,机械切削也不太困难,所以很合适做一些中下价模具的镶件,有些生产大批量的模具模架也采用此钢材(有些客户指定要用此钢作模架),好处是硬度比中炭钢高,变形也比中炭钢稳定,P20此种钢由于在塑胶模具被广泛采用,所以品牌也很多,其中在华南地区较为普遍的品牌有:ASSAB一胜百牌,瑞典产的有两种不同硬度,718SHB290~HB330(330~340HRC)、718HHB330~HB370(340~380HRC)。大同钢厂,日本产:NAK80(硬度400HRC+20)及NAK55(硬度400HRC+20)两种,一般情况下,NAK80做定模镶件,NAK55做动模镶件,要留意NAK55不能直接做EDM皮纹,据钢材代理解释是含硫的关系,所以EDM后留有条纹的;德胜钢厂THYSSEN,德国产,有好几种编号:GS-711(硬度340~360HRC)、 GS738(硬度320~350HRC)、GS808VAR(硬度380~420HRC)、GS318(硬度290~330HRC)、GS312(硬度290~330HRC),GS312含硫不能做EDM纹,在欧洲做模架较为普遍,GS312的Code为40CrMNMoS8,百禄(BOHLER)奥国产,编号有:M261(380~420HRC)、M238(360~420HRC)、M202(290~330HRC), M202不能做EDM纹,也是含硫,尚有其他品牌,不能尽录。
(三)X40CrMoV51热作钢 美国、中国、香港、新加坡、标准编号:AISIH13,DIN:(欧洲)1.2344;日本SKD61,此种钢材出厂硬度是:HB185~HB230须热处理。
1、国内市场常用的模具钢材有:
420SS耐蚀塑料模具钢,美国AISI和ASTM标准钢号。近似钢号:中国4Cr13(GB),德国X38C13(DIN),法国Z40C40(NF),俄罗斯40X13(I'OCT)。
440C耐蚀塑料模具钢,美国AISI和ASTM标准钢号。近似钢号:中国11Cr17(GB),日本SUS440C(JIS),俄罗斯95X18(I'OCT)。
P20预硬化塑料模具钢,美国AISI和ASTM标准钢号。已纳入我国国标(见GB/T1299-2000,3Cr2Mo),预硬化硬度一般在30~32HRC范围内,适于制作形状复杂的大、中型精密塑料模具。近似钢号:中国3Cr2Mo(GB),德国1.2330(W-Nr),法国35CrMo8(NF)等。
2、国内市场常用的日本塑料模具钢
G-STAR耐蚀塑料模具钢,日本大同特殊钢(株)的厂家牌号。该钢可预硬化,出厂硬度33~37HRC,具有良好的耐蚀性、切削加工性,可与S-STAR钢组合成耐蚀塑料模具。
NAK55/NAK80镜面塑料模具钢,日本大同特殊钢(株)的厂家牌号。这两种钢均可预硬化至硬度37~43HRC,NAK55的切削加工性能好,NAK80具有优良的镜面抛光性能,用于制作高精度镜面塑料模具。
PXZ预硬化塑料模具钢,日本大同特殊钢(株)的厂家牌号。该钢的出厂硬度27~34HRC。该钢具有良好的切削加工性能和焊补性能,用于制作大型蚀花模具及汽车保险杠、仪表面饰板、家电外壳等塑料模具。
PX4/PX5镜面塑料模具钢,日本大同特殊钢(株)的厂家牌号。该钢的可预硬化至硬度30~33HRC。这两种钢均为美国P20改良型,用于制作大型镜面塑料模具及汽车尾灯、前挡板模具,摄像机、家用电器壳体模具等。
S45C/S50C/S55C普通塑料模具钢。日本JIS标准钢号,分别近似于我国优质碳素结构钢45、50、55,常用于模具的非重要部件,如模架等。由于模具用钢的特殊要求,对这类钢生产工艺要求精料、精炼和真空脱气,钢的碳含量范围缩小,控制较低的硫、磷含量,例如在YB/T107-1997中将碳素塑料模具钢钢号采用SM45、SM48、SM50、SM53和SM55等,以区别于普通用途的优质碳素结构钢。
S-STAR耐蚀镜面塑料模具钢,日本大同特殊钢(株)的厂家牌号。该钢属于马氏体型不锈钢,具有高耐蚀性、高镜面抛光性、热处理变形小,用于制作耐蚀镜面精密塑料模具。
3、国内市场常用的德国塑料模具钢
GS-083、GS-083ESR、GS-083VAR、GS-083H、GS-083M、GS-128H、GS-162、GS-312、GS-316、GS-316ESR、GS-316S、GS-318、GS-343EFS、GS-343ESR、GS-3615、GS-379、GS-711、GS-738、GS-767、GS-808VAR、GSW-2083等。
塑胶模具钢
常用的有:
S136
、2083、2738、
NAK80
、
NAK55
、DAC、
P20
冷作模具钢
常用的有:GS2379、
DC53
、
DC11
、
SKD11
、A2
热作模具钢
常用的有:
DH2F
、GS2343、2347
压铸钢常用有:
GS2344
、DAC、
DAC55
、
SKD61
油钢
:SGT、
ACD37
、
SKS3
、01、GS2510、DF-2、DF-3
高速钢
:SKH-9、GS1.3343、
SKH-51
、S68、
YXM1
、
YXM4
、M2、
M35
制造冷冲压模具的材料主要是金属,凸、凹模所使用的模具钢有碳素工具钢;低合金工具钢,中、高合金工具钢,高速工具钢;基体钢;硬质合金和钢结硬质合金等。比如:W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、65Cr4W3Mo2VNb(65Nb)、7Cr7Mo3V2Si(LD)、6Cr4Mo3Ni2WV(CG2)及5Cr4Mo3SiMnVAl(012A1)、YG20、YG25等牌号;YGl5、YG20用于冲裁模;YG6、YG8、YG11用于拉深模;常用的钢结硬质合**号有GT35、TLW50、TLMW50、GW50和DT等;常用的预硬钢牌号有35Cr、35CrMo、40Cr、42CrMo等。高耐磨、高韧性的冷作模具钢GM钢和ER5钢、Cr12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV等。
制作注塑模具的钢材有:T8A、 Tl0A、CrWMn,9Mn2V、Crl2、 Cr4WMoV、P20、5NiSCa, SMl、SM2PMS、06NiCrMoVTiAl、 06Ni7Ti2Cr等。
制作压铸模具的钢材有:3Cr2W8V、225Cr4W5Mo2V、5Cr4W5Mo2V(RM-2)钢、5Cr4Mo3SiMnVAl(O12Al)钢、6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)、4Cr3Mo3W4VNb(GR)、4Cr3Mo2NiVNbB(HD)等。
模具钢材主要分为:冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、碳素结构钢,还有一些进口模具钢:譬如说日本大同,日立,瑞典,抚顺,一胜百等等,
按材料分***好的主要有:DC53 ,SKD11 ,SLD , 2379. .8407 ,NAK80 , D2 . SKH-9. DAC , DAC55 , H13 , S136 , S136H 718 ,718H 等等材料!
冷作模具钢材包括冷冲模、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0.80%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,***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,***高可达2.0%~2.3%。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。
热作模具钢材分为锤锻、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0.30%~0.60%,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。
塑胶模具钢
模具钢材可加工性
——热加工性能,指热塑性、加工温度范围等;
热作模具用钢
——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。
模具钢材淬透性和淬硬性
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。
模具钢材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。
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。
模具钢材其他因素
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***终选定合理的模具材料。
模具钢材性能要求
1. 强度性能
(1)硬度硬度是模具钢的主要技术指标,模具在高应力的作用下欲保持其形状尺寸不变,必须具有足够高的硬度。冷作模具钢在室温条件下一般硬度保持在HRC60左右,热作模具钢根据其工作条件,一般要求保持在HRC40~55范围。对于同一钢种而言,在一定的硬度值范围内,硬度与变形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及组织不同的钢种之间,其塑性变形抗力可能有明显的差别。
(2)红硬性 在高温状态下工作的热作模具,要求保持其组织和性能的稳定,从而保持足够高的硬度,这种性能称为红硬性。碳素工具钢、低合金工具钢通常能在180~250℃的温度范围内保持这种性能,铬钼热作模具钢一般在550~600℃的温度范围内保持这种性能。钢的红硬性主要取决于钢的化学成分和热处理工艺。
(3)抗压屈服强度和抗压弯曲强度 模具在使用过程中经常受到强度较高的压力和弯曲的作用,因此要求模具材料应具有一定的抗压强度和抗弯强度。在很多情况下,进行抗压试验和抗弯试验的条件接近于模具的实际工作条件(例如,所测得的模具钢的抗压屈服强度与冲头工作时所表现出来的变形抗力较为吻合)。抗弯试验的另一个优点是应变量的***对值大,能较灵敏地反映出不同钢种之间以及在不同热处理和组织状态下变形抗力的差别。
2. 韧性
在工作过程中,模具承受着冲击载荷,为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏,要求模具钢具有一定的韧性。
模具钢的化学成分,晶粒度,纯净度,碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及分布情况,以及模具钢的热处理制度和热处理后得到的金相组织等因素都对钢的韧性带来很大的影响。特别是钢的纯净度和热加工变形情况对于其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地选择钢的化学成分并且采用合理的精炼、热加工和热处理工艺,以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到***佳的配合。
冲击韧性系表特征材料在一次冲击过程中试样在整个断裂过程中吸收的总能量。但是很多工具是在不同工作条件下疲劳断裂的,因此,常规的冲击韧性不能全面地反映模具钢的断裂性能。小能量多次冲击断裂功或多次断裂寿命和疲劳寿命等试验技术正在被采用。
3. 耐磨性
决定模具使用寿命***重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性,就要既保持模具钢具有高的硬度,又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具,要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜,保持润滑作用,减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损,又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。
耐磨性可用模拟的试验方法,测出相对的耐磨指数,作为表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水平的参数。以呈现规定毛刺高度前的寿命,反映各种钢种的耐磨水平;试验是以Cr12MoV钢为基准进行对比。
4. 抗热疲劳能力
热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外,还受到高温及周期性的急冷急热的作用,因此,评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标,它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。
热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命,抗热疲劳性能高的材料,萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多;机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后,在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时,每一应力循环的扩展量;断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料,其中的裂纹如要发生失稳扩展,必须在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子,也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下,在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹,如果模具材料的断裂韧性值较高,则裂纹必须扩展得更深,才能发生失稳扩展。
也就是说,抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命;而裂纹扩展速率和断裂韧性,可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此,热作模具如要获得高的寿命,模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。
抗热疲劳性能的指标可以用萌生热疲劳裂纹的热循环数,也可以用经过一定的热循环后所出现的疲劳裂纹的条数及平均的深度或长度来衡量。
5. 咬合抗力
咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。试验时通常在干摩擦条件下,把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料(如奥氏体钢)进行恒速对偶摩擦运动,以一定的速度逐渐增大载荷,此时,转矩也相应增大,该载荷称为“咬合临界载荷”,临界载荷愈高,标志着咬合抗力愈强。
常用的模具钢材料有以下这些:
1、冲裁模具钢
冲裁模具钢主要用于各种板料的冲切成型,其刃口在工作过程中受到强烈的磨擦和冲击这种模具钢具有较高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。
2、挤压模具钢
挤压模具钢主要用于变形成型,工作时冲头承受巨大的压力,凹模则承受巨大的张力;由于金属在型腔中剧烈流动,使冲头和凹模工作面受到强烈地摩擦,并使模具表面温度上升200——300℃,这种模具钢具有较高的变形抗力、耐磨性及断裂抗力,此外还应具有高的回火稳定性。
3、拉伸模具钢
拉伸模具钢主要用于具有一定塑性板料的拉深成型,工作应力不大,但凹模入口处承受强烈摩擦,具有高的硬度及耐磨性,工作表面粗糙度较低。
4、弯曲模具钢
弯曲模具钢主要用于具有一定塑性金属材料的弯曲成型,作用于模具的负荷不很大,但有一定摩擦,具有高的耐磨性和断裂能力。
5、塑料模具钢
塑料模具钢分为热固性塑料压模和热塑性塑料注射模:
热固性塑料压模主要用于具有一定塑性金属材料的弯曲成型,作用于模具的负荷不很大,但有一定摩擦,具有高的耐磨性和断裂能力。
热塑性塑料注射模受热、受压及摩擦不太严重,部分塑料制品含有氯及氟,在压制时放出腐蚀性气体,侵蚀型腔表面,具有较高的抗蚀性及一定的耐磨性和强韧性。
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