模具鋼是用來制造塑料模、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。
一、基本分類
1.鋼材種類極雜且多，其中模具用鋼材分三類：
A、塑料模具鋼：高拋光度
B、熱作工具鋼：高強(qiáng)度、耐高溫
C、冷作工具鋼：耐高壓、耐磨損——“高速工具鋼”其一分
2. 常見牌號(hào)標(biāo)志：
A、JIS——日本工業(yè)規(guī)格
B、ASTM——美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)規(guī)格
C、AISI——美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)規(guī)格
D、DIN——德國(guó)國(guó)家規(guī)格
二、使用慣例
1. P20，最常用的塑料鋼。
2. PDS5，類似P20，但比P20難加工，缺點(diǎn)是溫度較高易硬化。
3. PDS1，不等于S45C，不是型腔用，使用在模架，以降低成本。
4. 若要求耐用性，則模架材料S50C或S55C，國(guó)內(nèi)常見克難辦法為S45C鍛打，硬度更高，耐磨性比S50C更好。
注：曾有人表示S45C鍛打優(yōu)于S50C的耐磨性，事實(shí)上,該S50C恐有偽劣產(chǎn)品之嫌。
5. 型腔鋼材對(duì)硬度要求高于P20時(shí)，可選用NAK80，利于耐用。
6.選擇傾向：
a.塑膠鋼：即用在塑膠射出成模，再區(qū)分鏡面拋光、耐蝕性等要求。
b.冷作鋼：用在導(dǎo)柱套標(biāo)準(zhǔn)零件，也用在精密五金?；蚰湍サ乃苣z?；蚶錄_模。
c.熱作鋼：鋁或鋅合金壓鑄模。
7. 塑料鋼許多都是預(yù)硬型，以免熱處理變形。
8. 各類鋼材成份傾向： 中碳：含C量0.3—0.8％
a.塑料鋼：中碳或低碳，少量鎳鉻系（1—10％）或中量接近SUS420不銹鋼鉻系（>10％），耐腐蝕。
b.熱作鋼：中C，少量Cr。
c.冷作鋼：高C。
注：高速鋼：高C，少量鎢鉬釩系（甚至加鈷），加少量鉻可增加強(qiáng)度。
9. 大類區(qū)分解說：
a. 冷作鋼：
此類鋼種在常溫下使用，由于硬度高與耐磨要求，含碳量屬于高碳鋼（C>0.8%）,甚至加入少量多鎢鉬釩元素，表助于提高耐磨性，另外，高硬度須防范發(fā)脆，故添加鉻（約4—12％）以提高韌性和強(qiáng)度，也常輔之以錳元素。
b. 熱作鋼：
此類鋼種主要要求在于500—850℃左右較高溫度的使用環(huán)境，故而耐高溫的鎢鉬釩系元素與冷作鋼相當(dāng)，因其耐磨性非主要要求，是以含碳量?jī)H屬于中碳鋼（0.3—0.8％），且其進(jìn)而對(duì)韌性的影響減少，故含鉻量略下降（約3—5.2％）。
c. 塑料鋼：
模腔表面的耐磨蝕為其主要要求，故屬于低碳鋼（C<0.3％）以減少其氧化傾向，并添加中量鉻或少量鎳鉻元素以提高其耐腐蝕性能。
三、模具鋼的選材原則
1.成形方法：可從兩種基本材料類型中選擇：
A、熱加工工具鋼，它能承受模鑄、鍛造和擠壓時(shí)的相對(duì)高的溫度。
B、冷加工工具鋼，它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形。
一些塑料會(huì)產(chǎn)生腐蝕性副產(chǎn)品，例如pvc塑料。長(zhǎng)時(shí)間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻／加熱、水或儲(chǔ)存條件等因素也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。在這些情況下，推薦使用不銹鋼材料的模具鋼。
2.模具尺寸：大尺寸模具常常使用預(yù)硬鋼，整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。
3.模具使用次數(shù)：
長(zhǎng)期使用(＞1.000.000次)的模具應(yīng)使用高硬度鋼，其硬度為48一65hrc。
中等長(zhǎng)時(shí)間使用(100.000—1.000.000次)的模具應(yīng)使用預(yù)硬鋼，其硬度為30一45hrc。
短時(shí)間使用（＜100.000次)的模具應(yīng)使用軟鋼，其硬度為160一2 50hrc。
4.表面粗糙度：
許多塑料模具制造商對(duì)好的表面粗糙度感興趣；當(dāng)添加硫改善金屬切削性能時(shí)，表面質(zhì)量會(huì)因此下降，硫含量高的鋼也變得更脆。
Cr12
性能：高碳、高鉻類型萊氏體鋼，具有較好的淬透性和良好的耐磨性。由于鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá) 2.30％，從而鋼變得硬而脆，所以沖南韌性較差，幾乎不能承受較大的沖擊荷載，易脆裂，而且易形成不均勻的共晶碳化物。
用途：用于制造受沖擊荷載較小，且要求高耐磨性的冷沖模和沖頭，剪切硬且薄的金屬的冷切剪刃、鉆套、量規(guī)、拉絲模、壓印模、搓絲板、拉延模和螺絲滾模等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、冷拉材、鍛材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。
Cr12Mo1V1
性能：高碳、高鉻類型萊氏體鋼，無特殊要求時(shí)鉆不作為必加元素。由于鉬和釩的含量比Cr12MoV 高，故鋼的組織和晶粒度進(jìn)一步細(xì)化，提高了鋼的淬透性、強(qiáng)度和韌性，使鋼的綜合性能更好。
用途：用于制造要求高耐磨性的大型復(fù)雜冷作模具，如冷切剪刀、切邊模、拉絲模、搓絲板、螺紋滾模、滾邊模和要求高耐磨的冷沖模和沖頭等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲
Cr12MoV
性能：高碳、高鉻類型萊氏體鋼，具有良好的淬透性，截面尺寸在400mm以下可以完全淬透，且具有很高的耐磨性，淬火時(shí)體積變化小。其碳含量比Cr12鋼低很多，且加入了鉬、釩，因此，鋼的熱加工性能、沖擊韌性和碳化物分布都得到了明顯改善。
用途：用于制造斷面較大、形狀復(fù)雜、耐磨性要求高、承受較大沖擊負(fù)荷的冷作模具，如冷切剪刀、切邊模、滾邊模、量規(guī)、拉絲模、搓絲板、螺紋滾模、形狀復(fù)雜的沖孔凹模、鋼板深拉伸模，以及要求高耐磨的冷沖模和沖頭等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。
Cr5Mo1V
性能：合金含量中等，由于含有鉬和釩，所以鋼的淬透性良好，碳化物分布均勻，具有一定的沖擊韌性和較好的耐磨性。
用途：用于制造定型模、鉆套、冷沖模、沖頭、切邊模、螺紋滾模、搓絲板和量規(guī)等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。
9Mn2V
性能：綜合力學(xué)性能比碳素工具我鋼，具有較高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火時(shí)變形較小。由于鋼中含有一定量的釩，細(xì)化了晶粒，減小了過熱敏感性。碳化物不均勻性比CrWMn鋼好。
用途：用于制造各種精密量具、樣板，以及一般要求的尺寸較小的沖模、冷壓模、雕刻模、料模、剪刀、絲錐、板牙和鉸刀等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。
根據(jù)需方要求可供應(yīng)中小規(guī)格的模塊。
CrWMn
性能：具有較高的淬透性，由于加入1.20％~1.60％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鎢，形成碳化物，所以在淬火和低溫回火后具有一定的硬度和耐磨性。鎢有助于保持細(xì)小晶粒，從而使鋼具有較好的韌性，該鋼對(duì)形成網(wǎng)狀碳物比較敏感，而且這種碳公物網(wǎng)使工具刃部有剝落的危險(xiǎn)。
用途：使用較為廣泛的冷作模具鋼。用于制造量具，如板牙、塊規(guī)、樣柱和樣套，，以及形狀復(fù)雜的高精度沖模等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、冷拉鋼絲、銀亮鋼絲、熱軋鋼板、冷軋鋼板。
9CrWMn
性能：低合金冷作模具鋼，具有一定的淬透性和耐磨性，淬火變形較小，碳化物分布均勻且顆粒細(xì)小。
用途：用于制造截面不大的，而形狀較復(fù)雜的冷沖模，以及量規(guī)、樣板等量具。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、冷拉鋼絲、冷軋鋼板。
Cr4W2MoV
性能：新中型合金冷作模具鋼，性能較穩(wěn)定，與高合金冷作模具鋼Cr12、Cr12MoV相比，用其制成的模具使用壽命明顯提高。該鋼的共晶碳化物顆粒細(xì)小，分布均勻，具有較高的淬透性和淬硬性，以及較好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。但鋼的熱加工溫度范圍較窄，變形抗力較大。
用途：用于制造各種沖模、冷鐓模、落料模、拉延模、冷擠壓凹模和搓絲板等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材。
根據(jù)需方要求可供應(yīng)小規(guī)格模塊。
6Cr4W3Mo2VNb
性能：高韌性冷作模具鋼，其化學(xué)成分接近高速工具鋼的基體成分，屬于一種基體鋼。因此，它具有高速工具鋼的高硬度和高強(qiáng)度。又因該鋼沒有過剩的碳化物，所以具有較高的韌性和疲勞強(qiáng)度。該鋼含有0.20％~0.35％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的鈮，使晶粒細(xì)化，并提高晶粒精化溫度，從而提高了鋼的韌性，改善了其工藝性能。
用途：用于制造冷擠壓模具、冷鐓模、螺釘沖頭、冷沖模、拉延模和搓絲板等。
生產(chǎn)品種：熱軋材、鍛材。
根據(jù)需方求可供應(yīng)部分扁鋼或其他條鋼。
6W6Mo5Cr4V
性能：低碳高速工具鋼類型的冷作模具鋼，其淬透性好，并具有類似高速工具鋼的高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)度等綜合性能，還具有比高速工具鋼韌性好的特性。用該鋼制造的冷擠壓模壽命較長(zhǎng)。因鋼中鉬含量較高，其熱加工溫度范圍稍窄，變形抗力較大。此鋼易脫碳。
用途：用于制造冷擠壓凹模和上下沖頭等。
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