1、強(qiáng)度性能


（1）硬度


硬度是模具鋼的主要技術(shù)指標(biāo)，模具在高應(yīng)力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據(jù)其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。


對(duì)于同一鋼種而言，在一定的硬度值范圍內(nèi)，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的差別。

（2）紅硬性


在高溫狀態(tài)下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩(wěn)定，從而保持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。


碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理工藝。


（3）抗壓屈服強(qiáng)度和抗壓彎曲強(qiáng)度


模具在使用過程中經(jīng)常受到強(qiáng)度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。


在很多情況下，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)和抗彎試驗(yàn)的條件接近于模具的實(shí)際工作條件（例如，所測(cè)得的模具鋼的抗壓屈服強(qiáng)度與沖頭工作時(shí)所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合）。


抗彎試驗(yàn)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變量的**值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態(tài)下變形抗力的差別。

2、韌性


在工作過程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。


模具鋼的化學(xué)成分，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數(shù)量、形貌、尺寸大小及分布情況，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后得到的金相組織等因素都對(duì)鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對(duì)于其橫向韌性的影響更為明顯。


鋼的韌性、強(qiáng)度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學(xué)成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強(qiáng)度和韌性達(dá)到**佳的配合。


沖擊韌性系表特征材料在一次沖擊過程中試樣在整個(gè)斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗(yàn)技術(shù)正在被采用。


3、耐磨性


決定模具使用壽命**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當(dāng)大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具能夠在強(qiáng)烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機(jī)械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。


為了改善模具鋼的耐磨性，就要既保持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。

對(duì)于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持潤(rùn)滑作用，減少模具和工件之間產(chǎn)生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進(jìn)行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對(duì)鋼的磨損有較大的影響。


耐磨性可用模擬的試驗(yàn)方法，測(cè)出相對(duì)的耐磨指數(shù)，作為表征不同化學(xué)成分及組織狀態(tài)下的耐磨性水平的參數(shù)。以呈現(xiàn)規(guī)定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗(yàn)是以Cr12MoV鋼為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。


4、抗熱疲勞能力


熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評(píng)價(jià)熱作模具鋼的斷裂抗力應(yīng)重視材料的熱機(jī)械疲勞斷裂性能。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo)，它包括熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性三個(gè)方面。


熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多；機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后，在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量；斷裂韌性反映材料對(duì)已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。


斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是必須有較大的裂紋長(zhǎng)度。在應(yīng)力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴(kuò)展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。


也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性，可以決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。


抗熱疲勞性能的指標(biāo)可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)數(shù)，也可以用經(jīng)過一定的熱循環(huán)后所出現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長(zhǎng)度來衡量。


5、咬合抗力


咬合抗力實(shí)際就是發(fā)生“冷焊”時(shí)的抵抗力。該性能對(duì)于模具材料較為重要。


試驗(yàn)時(shí)通常在干摩擦條件下，把被試驗(yàn)的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進(jìn)行恒速對(duì)偶摩擦運(yùn)動(dòng)，以一定的速度逐漸增大載荷，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。


常用模具鋼材質(zhì)成分，模具鋼是什么材質(zhì)？

模具鋼是什么材質(zhì)？


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(jī)械制造、無線電儀表、電機(jī)、電器等工業(yè)部門中制造零件的主要加工工具。


模具的質(zhì)量直接影響著壓力加工工藝的質(zhì)量、產(chǎn)品的精度產(chǎn)量和生產(chǎn)成本，而模具的質(zhì)量與使用壽命除了靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工精度外，主要受模具材料和熱處理的影響。


模具鋼有些什么材料？


1、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用的模具鋼材有：


420SS耐蝕塑料模具鋼，美國(guó)AISI和ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)。近似鋼號(hào)：中國(guó)4Cr13（GB），德國(guó)X38C13（DIN），法國(guó)Z40C40（NF），俄羅斯40X13（I'OCT)。


440C耐蝕塑料模具鋼，美國(guó)AISI和ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)。近似鋼號(hào)：中國(guó)11Cr17（GB），日本SUS440C（JIS），俄羅斯95X18（I'OCT)。


P20預(yù)硬化塑料模具鋼，美國(guó)AISI和ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)。已納入我國(guó)國(guó)標(biāo)（見GB/T 1299-2000，3Cr2Mo)，預(yù)硬化硬度一般在30～32 HRC范圍內(nèi)，適于制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料模具。近似鋼號(hào)：中國(guó)3Cr2Mo（GB)，德國(guó)1.2330（W-Nr），法國(guó)35 CrMo8（NF）等。


2、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用的日本塑料模具鋼


G-STAR耐蝕塑料模具鋼，日本大同特殊鋼（株）的廠家牌號(hào)。該鋼可預(yù)硬化，出廠硬度33～37 HRC，具有良好的耐蝕性、切削加工性，可與S-STAR鋼組合成耐蝕塑料模具。


NAK55/NAK80鏡面塑料模具鋼，日本大同特殊鋼（株）的廠家牌號(hào)。這兩種鋼均可預(yù)硬化至硬度37～43 HRC，NAK55的切削加工性能好，NAK80具有優(yōu)良的鏡面拋光性能，用于制作高精度鏡面塑料模具。


PXZ預(yù)硬化塑料模具鋼，日本大同特殊鋼（株）的廠家牌號(hào)。該鋼的出廠硬度27～34 HRC。該鋼具有良好的切削加工性能和焊補(bǔ)性能，用于制作大型蝕花模具及汽車保險(xiǎn)杠、儀表面飾板、家電外殼等塑料模具。


PX4/PX5鏡面塑料模具鋼，日本大同特殊鋼（株）的廠家牌號(hào)。該鋼的可預(yù)硬化至硬度30～33 HRC。這兩種鋼均為美國(guó)P20改良型，用于制作大型鏡面塑料模具及汽車尾燈、前擋板模具，攝像機(jī)、家用電器殼體模具等。


S45 C/S50C/S55 C普通塑料模具鋼。日本JIS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)，分別近似于我國(guó)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45、50、55，常用于模具的非重要部件，如模架等。


由于模具用鋼的特殊要求，對(duì)這類鋼生產(chǎn)工藝要求精料、精煉和真空脫氣，鋼的碳含量范圍縮小，控制較低的硫、磷含量，例如在YB/T 107-1997中將碳素塑料模具鋼鋼號(hào)采用SM45、SM48、SM50、SM53和SM55等，以區(qū)別于普通用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。


S-STAR耐蝕鏡面塑料模具鋼，日本大同特殊鋼（株）的廠家牌號(hào)。該鋼屬于馬氏體型不銹鋼，具有高耐蝕性、高鏡面拋光性、熱處理變形小，用于制作耐蝕鏡面精密塑料模具。


3、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用的德國(guó)塑料模具鋼


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。

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