序号 外国牌号 所属国家或厂家 钢种类别 近似对应钢号 主要特点及用途 中国 美国 日本 德国 1 A2 美国AISI 冷作模具钢 Cr5Mo1V SKD12 1.2363 2 D2 美国AISI 冷作模具钢 C12Mo1V SKD11 1.2379 3 D3 美国AISI 冷作模具钢 Cr12 SKD1 1.2080 4 DC11 日本大同 冷作模具钢 Cr12Mo1V1 D2 SKD11 5 DC53 日本大同 冷作模具钢 Cr8Mo1VSi DC11改进型 高温回火后具有高硬度、高韧性,线切割性良好 6 DF-2 瑞典ASSAB 冷作模具钢 9Mn2V O2 良好冲裁能力,热处理变形小,用于小型冲压模,切纸刀片 7 DF-3 瑞典ASSAB 冷作模具钢 9CrWMn O1 SKS3 1.2510 良好韧口保持能力,淬火变形小,用于薄片冲模、压花模 8 GOA 日本大同 殊冷作模具钢 SKS3改进型 淬透性高,耐磨性好,用于冷冲裁模,成形模,冲头,压花 9 GSW-2 3 7 9 德国德威 冷作模具钢 Cr12Mo1V1 D2 1.2379 用于冷挤压,冲压模,也用于高耐磨性塑料模具 10 K100 奥地利百禄 高碳高铬冷作模具钢 Cr12 D3 1.2080 高耐磨性,优良的耐腐蚀性,用于不锈钢薄板切边,深冲,冷压,成形模 11 K110 奥地利百禄 高韧性高铬冷作模具钢 Cr12Mo1V1 D2 良好的强度、硬度和韧性,用于重载冲压模 12 K460 奥地利百禄 油淬冷作模具钢 MnCrWV O1 1.2510 高强度,热处理变形小,用于金属冲压模 13 M2 美国AISI 冷作模具用钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2 SKH9 1.3343 14 O1 美国AISI 油淬冷作模具钢 MnCrWV SKS3 1.2510 15 O2 美国AISI 油淬冷作模具钢 9Mn2V 1.2842 16 P18 俄罗斯 冷作模具用钨系高速钢 W18Cr4V T1 SKH2 1.3355 17 STD11 韩国重工 空淬冷作模具钢 Cr12Mo1V1 D2改良 SKD11 高清净度、硬度均匀、高耐磨、高强度 18 XW-10 瑞典ASSAB 空淬冷作模具钢 Cr5Mo1V A2 SKD12 韧性好,高耐磨,热处理变形小 19 XW-42 瑞典ASSAB 高碳高铬冷作模具钢 Cr12Mo1V1 D2 良好淬透性及强韧性、高耐磨、热处理变形小、回火抗力好 20 YK30 日本大同 油淬冷作模具钢 O2 SKS93 冷冲压模 21 8407 瑞典ASSAB 通用热作模具钢 4Cr5MoSiV1 H13 用于锤锻、挤压、压铸模,也可用于塑料模具 22 DH21 日本大同 铝压铸模用钢 4Cr3Mo3VSi 抗热疲劳开裂性能好,模具使用寿命较高 23 DH2F 日本大同 预硬化模具钢 H13+S SKD61改良 预硬37~41HRC,韧性良好,用于复杂精密锌热作模具 24 DH31S 日本大同 压铸模用钢 淬透性好,抗热疲劳开裂和抗热熔损性均良好 序号 外国牌号 所属国家或厂家 钢种类别 中国 美国 日本 德国 主要特点及用途 25 DH42 日本大同 铜压铸模用钢 用于铜合金压铸和热挤压模 27 GSW-2 3 4 4 德国德威 通用压铸模用钢 4Cr5MoSiV1 H13型 用于铝、锌合金压铸模 28 H10 美国AISI 美国H系列热作模具钢 4Cr3Mo3SiV 1.2365 29 H11 美国AISI 美国H系列热作模具钢 4Cr5MoSiV SKD6 1.2343 30 H13 美国AISI 美国H系列热作模具钢 4Cr5MoSiV1 SKD61 1.2344 在我国广泛应用 31 H21 美国AISI 美国H系列热作模具钢 3Cr2W8V SKD5 1.2581 在我国广泛应用 32 HDS-1 韩国重工 热作模具钢 H13改良型 具有良好的强韧性和抗回火稳定性,用于压铸模、热挤压模 33 QRO-90 瑞典ASSAB 热作模具钢 (4Cr3Mo3VSi) 高温强度高,导热性好,耐热冲击,抗热疲劳 34 STD61 韩国重工 热作模具钢 近似H13 具有良好的高温强度和韧性,用于压铸、热挤压、热冲压模 35 W302 奥地利百禄 热作模具钢 近似H13 用于铝、锌合金热挤压、热冲压模 36 420SS 美国AISI 耐蚀塑料模具钢 4Cr13 X38C13 马氏体型不锈钢 27 440C 美国AISI 耐蚀塑料模具钢 11Cr17 SUS440C 马氏体型不锈钢 28 618 瑞典ASSAB 预硬化塑料模具钢 3Cr2Mo P20 在我国广泛应用 29 716 瑞典ASSAB 耐蚀塑料模具钢 420 SUS420J1 马氏体型不锈钢 30 718 瑞典ASSAB 镜面塑料模具钢 3Cr2Mo+ Ni P20+Ni 可预硬交货,高淬透性,良好的抛光性能电加工性能和皮纹加工性能 31 CLC2083 法国USINOR 耐蚀镜面塑料模具钢 4Cr13型 良好的耐蚀性和力学强度,高的淬透性及耐磨性,优良的镜面抛光性 32 CLC2316H 法国USINOR 耐蚀镜面塑料模具钢 4Cr16型 同上 33 CLC2738 法国USINOR 预硬化镜面塑料模具钢 3Cr2Mo+ Ni 近似718 34 CLC2 7 3 8 HH 法国USINOR ***镜面塑料模具钢 比CLC2738洁净度更高,硬度更均匀,模具性能更佳,寿命长 35 G-STAR 日本大同 耐蚀塑料模具钢 出厂硬度HRC33~37,具有良好的耐蚀性和切削加工性 36 GSW-2 0 8 3 德国德威 耐蚀塑料模具钢 4Cr13型 具有良好的耐蚀性,用于PVC材料模具 37 GSW-2 3 11 德国德威 预硬化塑料模具钢 P20型 出厂硬度HRC31~34,可电火花加工 用于大中型镜面塑料模具 38 GSW-2 3 1 6 德国德威 耐蚀塑料模具钢 4Cr16型 出厂硬度HRC31~34, 有良好的耐蚀性和镜面抛光性 39 GSW-2 7 3 8 德国德威 镜面塑料模具钢 P20+Ni 出厂硬度HRC31~34,,硬度均匀,抛光性能好,用于大中型镜面塑料模具 序号 外国牌号 所属国家或厂家 钢种类别 中国 美国 日本 德国 主要特点及用途 40 HAM-10 韩国重工 镜面塑料模具钢 出厂硬度HRC37~42, 镜面抛光性能好,用于透明塑料部件模具 41 HEMS-1A 韩国重工 耐蚀塑料模具钢 3Cr13型 出厂硬度HRC23~33, ***镜面抛光性能 42 HP-1A 韩国重工 普通塑料模具钢 良好的加工性能,加工变型小,用于玩具模具 43 HP-4A 韩国重工 预硬化塑料模具钢 3Cr2Mo 出厂硬度HRC25~32, 硬度均匀,加工性能好 44 HP-4MA 韩国重工 预硬化塑料模具钢 P20改良型 出厂硬度HRC27~34,,硬度均匀,耐磨性好,用于各种家用电器外壳模具 45 M202 奥地利百禄 预硬化塑料模具钢 P20型 出厂硬度HRC30~34, 可进行电加工 46 M238 奥地利百禄 镜面塑料模具钢 P20+Ni型 出厂硬度HRC30~34, 镜面抛光性好,M238H更*** 47 M300 奥地利百禄 耐蚀镜面塑料模具钢 马氏体型 具有优良的耐蚀性,高的力学强度和耐磨性,并有优良的镜面抛光性 48 M310 奥地利百禄 耐蚀镜面塑料模具钢 4Cr13型 具有优良的耐蚀性,耐磨性,镜面抛光性 49 NAK55 日本大同 镜面预硬化塑料模具钢 出厂硬度HRC37~43, 切削加工性能好,用于高精度镜面模具 50 NAK80 日本大同 镜面预硬化塑料模具钢 出厂硬度HRC37~43, 镜面抛光性能好,用于高精度镜面模具 51 P20 美国AISI 预硬化塑料模具钢 3Cr2Mo 1.2330 在我国广泛应用,出厂硬度HRC30~42,适用于大中型精密模具 52 PXZ 日本大同 预硬化塑料模具钢 出厂硬度HRC27~34,具有良好的切削性和焊补性 53 PX4,PX5 日本大同 镜面预硬化塑料模具钢 P20改良型 出厂硬度HRC30~33, 用于大型镜面模具 54 S45CS50CS55C 日本JIS 普通塑料模具钢 SM45 SM48SM50 SM53SM55 用于模具非重要的结构部件,如模架等 55 S-136 瑞典ASSAB 耐蚀塑料模具钢 3Cr13/4Cr13 中碳高铬不锈钢,耐蚀性好、硬度高、抛光性好 56 S-STAR 日本大同 耐蚀镜面塑料模具钢 马氏体型 高耐蚀性,高镜面抛光性,热处理变形小,用于耐蚀镜面模具 57 SP300 法国CLI 预硬化塑料模具钢 具有良好的加工性抛光性和皮纹加工性,用于家电、汽车塑料模具 58 HFH-1 韩国重工 火焰淬火模具钢 7CrSiMnMoV 较好的淬透性,良好的韧性耐磨性,热处理变形小 59 STF-4M 韩国重工 锻造用模具钢 6F2改良 具有优良的抗热冲击性能和高的耐磨性,用于锻造模、热冲压模
模具钢
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,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,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***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。 模具钢的分类
2.1冷作模具钢
2.1.1高碳低合金冷作模具钢
9SiCr、9CrWMn、CrWMn、Cr2、9Cr2Mo、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、Cr2Mn2SiWMoV
2.1.2抗磨损冷作模具钢
6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、7Cr7Mo3V2Si、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、Cr12W、Cr12Mo1V1
2.1.3抗冲击冷作模具钢
4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si
2.1.4冷作模具碳素工具钢
T7、T8、T9、T10、T11、T12
2.1.5冷作模具用高速钢
W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V、W9Mo3Cr4V
2.1.6无磁模具用钢
7Mn15Cr2Ae3V2Wmo、1Cr18Ni9Ti
2.2热作模具钢
2.2.1低耐热性热作模具钢
5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi
2.2.2中耐热性热作模具钢
4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、8Cr3
2.2.3高耐热性热作模具钢
3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2VSi、5Cr4Mo3SiMnVAe、5Cr4W5Mo2V、6Cr4Mo3Ni2WV
2.3塑料模具钢
2.3.1碳素塑料模具钢
SM45、SM50、SM55
2.3.2预硬化型塑料模具钢
3Cr2Mo、3Cr2NiMnMo、5CrNiMnMoVSCa、40Cr、42CrMo、30CrMnSiNi2A
2.3.3渗碳型塑料模具钢
20Cr、12CrNi3A
2.3.4时效硬化型塑料模具钢
O6Ni6CrMoVTiAe、INi3Mn2CuAeMo
2.3.5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
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。
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。
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***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。
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。
模具钢的用途
加工模具时用的,由于模具的用途很广,各种模具的工作条件差别很大,所以,制造模具用材料范围很广,在模具材料中应用***广的当属模具钢。从—般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢直到适应特殊模具需要的马氏体时效钢以及粉末高速钢、粉末高合金模具钢等。模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。
1.冷作模具钢
冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如:冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广,从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。
2.热作模具钢
热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如:热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有:中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢;对特殊要求的热作模具钢,有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。
3.塑料模具钢
由于塑料的品种很多,对塑料制品的要求差别也很大,对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求。所以,不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。