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模具鋼

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模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模壓鑄模等模具的鋼種。模具是機械制造、無線電儀表、電機、電器等工業部門中制造零件的主要加工工具。模具的質量直接影響著壓力加工工藝的質量、產品的精度產量和生產成本、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,主要受模具材料和熱處理的影響。
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簡介

模具鋼大致可分為(冷作模具鋼)、(熱作模具鋼)和(塑料模具鋼)3類,用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同,工作條件復雜,因此對模具用鋼,按其所制造模具的工作條件,應具有高的硬度、強度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同,工作條件復雜,因此對模具用鋼的性能要求也不同。
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冷作模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具有鋼,按其所制造具的工作條件,應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼,碳質量分數在0.80以上,鉻是這類鋼的重要合金元素,其質量分數通常不大于5。但對于一些耐磨性要求很高,淬火后變形很小模具用鋼 鉻質量分數可達13,并且為了形成大量碳化物,鋼中碳質量分數也很高 可達2.0~2.3。冷作模具鋼的碳含量較高,其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。
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熱作模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型,包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外,還要承受反復受熱和冷卻的做用,而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外,還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性和耐蝕性,此外還要求具有較高的淬透性,以保證整個截面具有一致的力學性能。對于壓鑄模用鋼,還應具有表面層經反復受熱和冷卻不產生裂紋,以及經受液?態金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼,碳質量分數在0.30~0.60,屬于亞共析鋼,也有一部分鋼由于加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。?塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩定性和耐蝕性等性能。此外,還要求具有良好的工藝性,如熱處理變小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導熱性好和工作條件尺寸和形狀穩定等。一般情況下,注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼;熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。
佳豪鋼材【GB/T】;寶鋼品質:3Cr17Mo【4CR13】模具鋼板
模具鋼分類

美國按模具服役條件將模具鋼分為四大類,美國金屬學會工具鋼委員會列出了:冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼,塑膠模具鋼四大類。其中,冷作模具鋼又分出12小類,熱作模具鋼9小類,塑?料模具鋼2小類,塑膠模具鋼5小類。每個小類的選材又取決于三個主要因素:
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◆?尺寸大小和形狀的復雜性,
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◆?被加工的材料,
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◆?耐久性要求或設計壽命。
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1.冷作模具鋼?(1)
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分為五組:W組、O組、A組、D組、S組。
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◆?W組即水淬模具鋼,有11個鋼種,7個碳素模具鋼,含碳量從0.7-1.3。
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◆?O組即油淬冷作模具鋼(俗稱油鋼),有4個鋼種,含碳量在0.85-1.55,
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◆?A組即空淬中合金冷作模具鋼,有9個鋼種,含碳量從0.5-2.25。
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◆?D組即高碳高鉻冷作模具鋼,有7個鋼種,含碳量0.9-2.5。
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◆?S組即耐沖擊工具鋼,有7個鋼種,含碳量0.4-0.6。
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用于冷作模具還有高速鋼(HSS組)和超高速鋼(SHSS組),鈷基硬質合金和鋼結硬質合金(HA組),粉末鋼和工程陶瓷(PIM組),碳鎢工具鋼(F組),特殊用途工具鋼(L組)。
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(2)冷作模具鋼的選用
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冷作模具鋼的主系列是高硬冷作類,主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具,硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具,硬度低于HRC60-?62,主要用S類和部份A類和 普通的調質鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模,如汽車外型沖壓件,主要用鑄鐵類。簡易或壽命數量少的用鋅基合金或高分子復合材料。
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高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應用迅速增長。主要是有高的"抗壓強度/硬度"?比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。
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粉末模具鋼有優良的耐磨壽命,硬度不大高HRC60-62,應用相當多。
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碳素工具鋼在壽命10萬件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應用范圍。
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2.熱作模具鋼
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美國熱作模具鋼分二大類:熱作模具鋼,和超級熱強合金。
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熱作模具由于在有溫度的條件下工作,要求材料具有熱強性和熱耐磨性,為了保證模具的使用壽命模具要冷卻,熱冷交替模具會出現龜裂,即熱疲勞裂紋,所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。
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按熱強性排列的主系列進行選材:
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低合金調質模具鋼(6G,6F2,6F3)→中鉻熱作模具鋼(H11、H12、H13)→鎢熱作模具鋼(H21,H22)。
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非標準的熱作模具鋼:例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現了不能滿足熱耐磨性時,可以選擇6H1,6H2。
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當要求模具以熱作耐磨性為主時,可以選擇D2,D4→M2,M4→粉末鋼。鋼結硬質合金、鈷基硬質合金的高溫耐磨性是很高的,但其熱疲勞性(即冷熱抗疲勞裂紋)很差,不能在急冷急熱狀態下使用。
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3.塑料模具鋼?
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美國是 早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的,以P來表示為主,共分為五類。
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◆?滲碳型塑料模具鋼:P1,P2,P3,P4,P