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美國模具鋼材情況介紹

發(fā)布時(shí)間:2010/6/3

美國模具鋼材情況介紹
美國模具鋼系列和選用方案在40年代就初步形成。

??? 美國按模具服役條件將模具鋼分為三大類,美國金屬學(xué)會工具鋼委員會列出了:冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。其中,冷作模具鋼又分出12小類,熱作模具鋼9小類,塑料模具鋼2小類。每個(gè)小類的選材又取決于三個(gè)主要因素:(1)尺寸大小和形狀的復(fù)雜性;(2)被加工的材料;(3)耐久性要求或設(shè)計(jì)彈簧壽命。

??? 冷作模具鋼

??? 1. 冷作模具鋼的分類

??? 冷作模具鋼分為五組:W組、O組、A組、D組、S組。

??? W組即水淬工具鋼,有11個(gè)鋼種,7個(gè)碳素工具鋼,含碳量從0.7%-1.3%。

??? O組即油淬冷作模具鋼(俗稱油鋼),有4個(gè)鋼種,含碳量在0.85-1.55%。

??? A組即空淬中合金冷作模具鋼,有9個(gè)鋼種,含碳量從0.5-2.25%。

??? D組即高碳高鉻冷作模具鋼,有7個(gè)鋼種,含碳量0.9%-2.5%。

??? S組即耐沖擊工具鋼,有7個(gè)鋼種,含碳量0.4-0.6%。

??? 用于冷作模具還有高速鋼(HSS組)和超高速鋼(SHSS組),鈷基硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金(HA組),粉末鋼和工程陶瓷(PIM組),碳鎢工具鋼(F組),特殊用途工具鋼(L組)。

??? 2. 冷作模具鋼的選用

??? 冷作模具鋼的主系列是高硬冷作類,主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具,硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具,硬度低于HRC60-62,主要用S類和部分A類和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模,如汽車外型沖壓件,主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復(fù)合材料。

??? 高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應(yīng)用迅速增長。主要是有高的“抗壓強(qiáng)度/硬度”比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。

??? 粉末模具鋼有優(yōu)良的耐磨壽命,硬度不大于HRC60-62,應(yīng)用相當(dāng)多。

??? 碳素工具鋼在壽命10萬件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應(yīng)用范圍。

??? 熱作模具鋼

??? 1. 熱作模具鋼的分類

??? 美國熱作模具鋼分二大類:熱作模具鋼和超級熱強(qiáng)合金。

??? 2. 熱作模具鋼的選用

??? 熱作模具由于在有溫度的條件下工作,要求材料具有熱強(qiáng)性和熱耐磨性,為了保證模具的使用壽命模具要冷卻,熱冷交替模具會出現(xiàn)龜裂,即熱疲勞裂紋,所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。

??? 按熱強(qiáng)性排列的主系列進(jìn)行選材:

??? 低合金調(diào)質(zhì)模具鋼(6G,6F2,6F3)—中鉻熱作模具鋼(H11、H12、H13)—鎢熱作模具鋼(H21、H22)。

??? 非標(biāo)準(zhǔn)的熱作模具鋼:例如熱鐓鍛模具用時(shí)效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時(shí),可以選擇6H1、6H2。

??? 當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時(shí),可以選擇D2、D4——M2、M4——粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的,但其熱疲勞性(即冷熱抗疲勞裂紋)很差,不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。

??? 塑料模具鋼

??? 1. 塑料模具鋼的分類

??? 美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家,以P來表示為主,共分為五類。

??? 滲碳型塑料模具鋼:P1,P2,P3,P4,P5,P6。這類鋼含碳量很低,主要是美國早期及用擠壓成型制模法,要求冷塑性好,有高的擠壓性能,成型后表面滲碳淬火提高表面硬度,使用壽命長。芯部超低碳可使淬火時(shí)變形量最小。壓縮彈簧

??? 調(diào)質(zhì)型塑料模具:P20,P21。目前塑料模具中P20的用量很大,已成為主體,大多數(shù)在預(yù)硬狀態(tài)時(shí)使用。

??? 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13,而L12和S7,O1和A2也有應(yīng)用。這一類的特點(diǎn)是:

??? -基本屬二次硬化金鋼,500-600℃時(shí)的熱強(qiáng)性好。

??? -含鉻較高,大氣腐蝕性好。

??? -淬透性極好,適用于大模塊。

??? 不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模,主要鋼號有420,414L,440,416。

??? 時(shí)效鋼是經(jīng)過時(shí)效處理而獲得高的使用性能。有兩種,一種是P21低碳Ni-A1時(shí)效鋼;另一類是18Ni馬氏體時(shí)效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強(qiáng)度、高韌性的材料。用于力學(xué)性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。扭簧

??? 2. 塑料模具鋼的選用

??? 薄壁的塑料箱體,生產(chǎn)批量在小于10萬件時(shí),用P20、P21預(yù)硬態(tài)(HB250-300),腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用414L。

??? 高壽命的普通塑料模,用P6或P20,經(jīng)滲碳—淬火后硬度在HRC54-58;塑料件不太大時(shí),可用O1、S7。腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用420。
非高溫的熱固性模用P6、P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強(qiáng)用420。

??? 高溫?zé)峁绦运芰夏S肏13和S7或滲碳鋼P(yáng)4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。