国外模具用材分析

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国外模具用材分析

美国模具钢系列和选用方案在40年代就初步形成。 ) O6 V* L$ X% p: D9 v . y1 D% ~0 G8 W/ y4 w6 a美国模具工业用材分析 + J: O" ~  u8 c/ X) u* d ) z8 h4 T5 W1 ]# M# G美国按模具服役条件将模具钢分为三大类，美国金属学会工具钢委员会列出了：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。其中，冷作模具钢又分出12小类，热作模具钢9小类，塑料模具钢2小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素： ◆ 尺寸大小和形状的复杂性， 8 O- b$ @- x% ]" F6 D; O7 z◆ 被加工的材料， $ `# ?9 o7 ~$ _+ w( B: [' [' l7 e◆ 耐久性要求或设计寿命。 http://mould.newmaker.com/nmsc/u/art_img/200411/200411815221294282.jpg 冷作模具钢的分类 6 j6 j; v: V- V8 E# h! g  T  L2 T+ @冷作模具钢分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。   d8 Z: u9 n/ h! L7 `0 ^5 V $ Q% b* v- x4 s$ j$ o& |◆ W组即水淬工具钢，有11个钢种，7个碳素工具钢，含碳量从0.7%-1.3%。 ◆ O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%-1.55%， 0 S4 y  r% O8 q- c* B* v◆ A组即空淬中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%。 1 A& A5 e2 K0 W4 P6 B, X◆ D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%-2.5%。 1 E9 c  L0 @7 Y$ ^; b2 g◆ S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%-0.6%。 / c3 `/ F2 ^  p用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组），粉末钢和工程陶瓷（PIM组），碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）。 ) }: m9 S8 Y+ T; E3 X * w  s* n2 j" d2 a% \* }0 ?# i冷作模具钢的选用 " L  l9 I6 X# ?: M) m& {8 j- z 1 {" v: X6 n- M) `. }冷作模具钢的主系列是高硬冷作类，主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具，硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S类和部份A类和最普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模，如汽车外型冲压件，主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。 ' t4 W% O  s# n8 N; ]6 D3 U5 [# K 高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。 3 ?4 L# ~$ H8 p/ S , a- D+ X6 x7 W! f1 H粉末模具钢有优良的耐磨寿命，硬度不大高HRC60-62，应用相当多。 " p& y* a5 _/ S5 n$ S8 {9 h 2 y& f( H# H  Q: V0 l碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。 $ n4 U* c: t# ?1 Z3 j9 R 8 E- Q# y& P$ c/ ~3 V; [热作模具钢的分类 8 B9 o4 E6 K* {) e5 S# K 美国热作模具钢分二大类：热作模具钢，和超级热强合金。 * S! }1 F5 W# {7 U0 Q; m( w ) i7 ?; ?1 z! t: n2 y热作模具钢的选用 3 p! T6 @" H, M. L* H# w/ X. Q# J5 U " i: e. H8 C; Z4 N热作模具由于在有温度的条件下工作，要求材料具有热强性和热耐磨性，为了保证模具的使用寿命模具要冷却，热冷交替模具会出现龟裂，即热疲劳裂纹，所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。 4 G: ]( d, Z" x* k: Q8 P& V" ]) ] 按热强性排列的主系列进行选材: 低合金调质模具钢（6G，6F2，6F3）→中铬热作模具钢（H11、H12、H13）→钨热作模具钢（H21，H22）。 非标准的热作模具钢：例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时，可以选择6H1，6H2。 ) U+ i6 q( N- c( }/ d+ { 当要求模具以热作耐磨性为主时，可以选择D2，D4→M2，M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的，但其热疲劳性（即冷热抗疲劳裂纹）很差，不能在急冷急热状态下使用。 ! v& U* U. D; P3 P  B 9 C: ~  o; t; I. S* |1 A! U( k塑料模具钢的分类 美国是最早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家，以P来表示为主，共分为五类。 7 i. ?2 n7 Z$ V; ^1 k ◆ 渗碳型塑料模具钢：P1，P2，P3，P4，P5，P6。这类钢含碳量很低，主要是美国早期及用挤压成型制模法，要求冷塑性好，有高的挤压性能，成型后表面渗碳淬火提高表面硬度，使用寿命长。芯部超低碳可使淬火时变形量最小。 ◆ 调质型塑料模具：P20，P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成为主体，大多数在预硬状态时使用。 % U! c( s; r0 p( K( V4 M ◆ 中碳合金工具钢用于热固性塑料模。钢号有H13，而L2和S7，O1和A2也有应用。这一类的特点是： 1. 基本属二次硬化金钢，500-600oC时的热强性好。 2. 含铬较高，大气腐蚀性好。 3. 淬透性极好，适用于大模块。 9 j# n+ E% w/ Y! P2 A◆ 不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模，主要钢号有420，414L，440，416。 ) q+ U3 w2 q. H( h7 P ◆ 时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。 , c; ~: ^7 j* I# J: f2 D( l 6 Z6 d( I" z) {塑料模具钢的选用 薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时，用P20，P21预硬态（HB250～300），腐蚀性较强时用414L。 ; J# X% D7 l8 V. T0 y高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。 ( Z1 U+ b" k8 {% z) m3 r/ j! n7 N % R# y& C$ Y- J& s- m7 I; i! S4 P非高温的热固性模用P6，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。 # s  m; v  A+ w3 x9 q2 B) T0 I 高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。 2 ~! B/ a" a  ]" \ * }4 `+ ~. t( u; r广东省模具用材的特点及发展趋势 广东省模具工业产值约100亿人民币左右，占全国模具工业产值20%以上。全省模具厂约6000多家。广东家用电器、电子、陶瓷、铝型材等产业在全国占有举足轻重的地位。家用电器的注塑件占很大比例。所以广东的塑料模具在全国占有很大的比重。 / i4 m* g" U0 ]' ?8 A3 m 广东墙地砖，仅佛山的产量就占全国的六成。世界50%的手表和全国80%的照相机均产自广东，加上家用电器的冲压件、不锈钢焊接管等的产量在全国均占较大比例。所以广东省的冷作模具也占很大比重。 - m4 H- w* r9 o( }* w9 Z全国铝型材70%产量也来自广东，而南海市又占广东省70%，铝型材的模具都是用热作模具钢H13来制造。全国钢铁行业生产的H13大部分销往广东。 广东的压铸业也十分发达，各种各样压铸机一千多台以上，此外，汽车、摩托车、家电和电子产品中的压铸件也进一步发展，所以压铸模有更大需求。 , R& ^0 j- Y# |, f! D/ ^广东省模具的几大类是塑料模具、冷作模具（主要是冷冲模和陶瓷模）、热作模具（铝型材压模、压铸模）。其中铝型材挤压模、陶瓷模、不锈钢焊接管辊模占的比例与国外的国内各地区所占比例不一样。 4 E3 r0 @: }- a. x# e 广东省模具用材相对落后于国内外先进地区。 # l+ z. U, `1 d! t4 [ 广东省要有自己的用材特点和用材系列：开发和推广东高质量、高寿命的"铝型材热作模具钢"和"压铸模用热作模具钢"，高耐磨、高韧性的冷作模具钢和高质量、高寿命的塑料模具钢。 大力推广真空热处理和表面工程新技术，才能满足和适应广东省模具工业的发展，才能促进广东模具质量水平的提高。 , r1 I; v9 A5 Z& j, w8 ^. T 只有建立了适合广东省模具工业用材系列和供应渠道，以及保障模具质量和水平的热处理和表面工程技术，广东省模具工业才能够满足广东省现代化建设的需要。