冷轧模具钢主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具.
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类和普通的调质钢、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。
高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用快速增长,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。
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。
冷轧模具包括冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模和冷挤压模等。
冷作模具用钢,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。
模具应如何选择模具材料
模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。
模具选材需要满足三个原则,模具满足耐磨性、强韧性等工作需求,模具满足工艺要求,同时模具应满足经济适用性。
模具满足工作条件要求:
1、耐磨性
坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。因此材料的耐磨性是模具基本重要的性能之一。
硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
2、强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。
模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及***状态。
3、疲劳断裂性能
模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往会导致疲劳断裂。形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
4、高温性能
当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。
5、耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。一方面,模具成型林间日趋大型化,另一方面,为了提高生产效率,一模多腔,因此大型模具钢需求量将逐年增加。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,故而这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
6、耐蚀性
有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。
模具满足工艺性能要求:
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有脱碳敏***和淬火变形开裂倾向。
1、可锻性
具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
2、退火工艺性
球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。
3、切削加工性
切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。
4、氧化、脱碳敏***
高温加热时脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。
5、淬硬性
淬火后具有均匀而高的表面硬度。
6、淬透性
淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。
7、淬火变形开裂倾向
常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏***低,对淬火温度及工件形状不敏感。
8、可磨削性
砂轮相对损耗小,磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。
模具满足经济性要求:
在给模具选材时,必须要考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。
另外,在选材时还应考虑市场的生产和供应情况,所选钢种应尽量少而集中,易购买。
A2模具钢
A2是美国高韧性耐磨工具钢, 属风硬型钢。该钢碳的质量分数约为1%, 经热,处理后硬度可达 57~62HRC, 铬的质量分数约5%, 经打磨后钢材表面光泽较暗, 耐蚀性优良, 延展性极强, 模具刃口的耐损性较好。如上所述.前三类冷作模具钢代理商用钢的使用性能要求均以高耐磨性为主,为此均采用高碳过共析钢乃至莱氏体钢。该钢的淬透性良好, 碳化物分布均匀, 具有一定的冲击腑和较好的耐磨性。具有良好的空淬性能, 空淬后尺寸变形小,碳化物均匀细小, 耐磨性好。
A2相当于中国GB标准牌号Cr5Mo1V、德国DIN标准材料编号 1.2363、德国DIN标准牌号X100CrMoV51、英国BS标准牌号BA2、法国AFNOR标准牌号Z100CDV5、意大利UNI标准牌号 X100CrM0v51KU、瑞典SS标准牌号2260、西班牙UNE标准牌号x100CrM0v5、日本 JIS 标准牌号 SKD12、瑞典一胜百(ASSAB) 标准牌号 XW-10。热作模具钢的应用与性能要求:热作钢是使热态金属或液态金属成形的模具用钢,其中包含锤锻模、热挤压模和压铸模。
A2的淬火温度(950±10)°C,油冷, 回火温度(230±10)°C, 硬度61HRC。
A2的交货状态退火或冷拉态, 硬度≤248HBW。
A2主要应用在拉深模、卷边模及压花模切削工具和热固性塑料模、整体淬硬型模具。
B30 钢是微合金非调质预硬化塑料模具钢和贝氏体型钢.
B30的规格厚度:20~500mm 宽度:250~1500mm
B30主要用于制造塑料模具和模架
非调质预硬态塑料模具钢特点就是它的***和硬度沿模块截面分布均匀,在重新热加工前后,***和硬度基本不变,交货硬度HRC29-33,型腔个加工后,无需热处理,有利于钳工一次性完成抛光和修正。材料具有良好的加工性能和焊接性能。②加入Si、Cr等合金元素.以提高钢的回火稳定性和回火温度(240一270℃回火)这样有利于充分消除淬火应力使性能提高而又不致降低硬度。具有***的抛光性能。耐腐蚀性能和表面氮化性能。
B30可进行渗氮处理进一步强化, 其性能优于同类型的瑞典718钢 (ASSAB)。该钢焊接热影响区的硬度变化明显比2738 钢小, 焊接性能较好。含铬模具钢较碳素工具钢、低合金工具钢相比,具有更好的耐磨性能、淬透性和热处理变形小的特点,主要用于制做负荷大,生产批量大,热处理变形小及形状复杂的冷作模具钢材,那么它们高铬的模具钢和中铬的模具钢有什么区别呢。在这基础上, 获得比较均匀硬度分布的焊接材料是结构钢焊条J107Cr,相应的焊接工艺是 350°C 预热、 350°C 焊接及焊后 350°C 回火。
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