【正文】 。推薦的冷鐓模具用鋼見 表 17所列。對于要求使用壽命長的冷鐓模具，則采用高合金模具鋼 (如 Cr12 , Cr12MoV, Cr5Mo1V等 )、高速鋼、粉末高速鋼等鋼結硬質合金或鉆含量較高、韌性好的硬質合金制造。用于生產工件批量不大的冷鐓模具，一般選擇碳素工具鋼或低合金冷作模具鋼，對模具型腔表面進行局部淬火，使型腔表面硬度達到 60 HRC左右，而模具芯部硬度為 35~45 HRC左右。冷鐓模具承受劇烈的沖壓載荷，其凹模表面承受很高的壓應力。對截面尺寸較大的模具，要選用合金元素含量較高、淬透性好的模具鋼 。批量較多時，可選用 CrWMn, 9CrWMn, 7CrSiMnMoV等低合金鋼，淬回火硬度為 62~64 HRC。當薄板放在凸模、凹模之間進行沖裁時，薄板在最初階段產生變形，隨著變形量的增加，薄板的下側表面因受到大的拉應力而產生開裂。另外，還必須從經濟上進行綜合分析，考慮模具的制造費用、工件的生產批量和分攤到每一個工件上的模具費用。因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。 ? 3)淬火溫度和熱處理變形 ? 為了便于生產，要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些，特別是當模具采用火焰加熱局部淬火時，由于難以準確地測量和控制溫度，就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。淬硬性則主要取決于鋼中的碳含量。 ? 冷作模具鋼大多屬于過共析鋼和萊氏體鋼，熱加工和冷加工性能都不好，因此必須嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數，以避免產生缺陷和廢品。 表 15列出了幾種工模具鋼及其表面強化工藝的咬合臨界載荷。 上一頁 下一頁 返回 任務二 模具鋼的分類、性能及主要用途 ? (7)咬合抗力。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 。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)次數較多，機械疲勞裂紋擴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部擴展時，每一應力循環(huán)的擴展量 。 圖 13所示是用標準磨具進行耐磨性試驗的結果，較好地反映工模具鋼在磨粒磨損條件下的耐磨性水平。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。模具在工作中承受相當大的壓應力和摩擦力，要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。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。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對其橫向韌性的影響最為明顯?？箯澰囼灥牧硪粋€優(yōu)點是 上一頁 下一頁 返回 任務二 模具鋼的分類、性能及主要用途 應變量的絕對值大，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)下材料變形抗力的差別。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學成分和熱處理工藝。因此，單純用硬度指標不能充分反應模具鋼的變形抗力。硬度是模具鋼的主要技術指標，模具在高應力作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。由于不同類型的塑料制品對模具鋼的性能要求有差異，因此在不少國家已經形成范圍很廣的專用塑料模具用鋼系列，包括碳素結構鋼，滲碳型塑料模具鋼，預硬型塑料模具鋼，時效硬化型、耐蝕型、易切削型、馬氏體時效型塑料模具鋼以及適應低表面粗糙度塑料制品模具用的鏡面拋光型塑料模具用鋼。一般為0. 3%~0. 5%，添加提高高溫性能的 W,Mo,Cr,V等合金元素，又可以分為鍛造模塊用鋼、鉻鑰系熱作模具鋼、鉻鎢系熱作模具鋼、奧氏體高溫熱作模具鋼等。常用鋼號及化學成分見 表 12所列。 上一頁 返回 任務二 模具鋼的分類、性能及主要用途 ? 一、分類 ? 由于各種模具的工作條件差別很大，所以從化學成分來看，模具鋼的范圍很廣，有從一般的碳素結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、合金結構鋼、高速工具鋼，到滿足特殊模具要求的奧氏體無磁模具鋼、耐蝕模具鋼、馬氏體時效鋼、高溫合金、難熔合金、硬質合金及一些采用粉末冶金工藝生產的專用高合金模具材料等。為此，應建設幾個具有世界先進水平的模具鋼專業(yè)生產廠。但由于發(fā)展歷史短，很多方面處于初創(chuàng)階段，還需要一定的時間進行配套、掌握、適應和完善。但是鋼材的品種單一， 90%左右是黑皮圓棒材，精料和制品的比例很低。世界上用量較大、綜合性能較好的 A2(Cr5Mo1V)鋼，雖然已納人國家標準，但產量很少，高耐磨的 D2(Cr12Mo1V1)鋼，用量也不高。但是在鋼種系列，產品的結構和應用方面還存在著一些問題，主要有 : ? (1)鋼種系列有待進一步完善，如用量很大的塑料模具鋼，在 GB/T 1299 2023中只納人了 3Gr2Mo(相當于美國鋼號 P20)和3Gr2NiMnMo(相當于瑞典 ASSAB718)兩個鋼號，顯然不能滿足各種不同類型的塑料模具的要求。絕大部分國外的標準鋼號和在科研試制中的模具鋼號，我國基本上均開展生產和研制工作。 ? (3)生產高性能模具鋼必須采用新工藝、新技術和新裝備。近 20年來，國外不少特殊鋼廠都采用不同的工藝措施致力于開發(fā)高等向性模具鋼，并且各自命名了一些商業(yè)品牌，如奧地利百樂鋼廠首先命名的 ISODISC。德國蒂森把 2344EFS鋼中 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 降低到 0. 003%以下，且細化晶粒，鋼的抗疲勞性能明顯提高。 ? ? 近 20年，為提高模具的質量，延長使用壽命，工業(yè)發(fā)達國家把提高模具材料的質量和性能放在重要的位置。 ? (3)制品化。 ? (2)精料化。 ? (1)品種規(guī)格多樣化。為適應特大型鍛模模塊用鋼的需要，在5CrNiMo鋼的基礎上增加 Ni,Cr,Mo等合金元素的含量，改善鋼的淬透性、熱強性和韌性，如 ISO 49751980E標準中的 40NiCrMoV4，法國 N F35590標準中的 40NCDA16 (40Ni4Cr2Mo)等。但是這類鋼的導熱性差、線 (膨 )脹系數大、熱疲勞性差，不宜制作激冷激熱條件下工作的高溫模具，如日本的5Mn15Cr10V2,5Mn15Ni5Cr8Mo2V2等。降至 0. 3%~0. 6%得到，這樣可以減少其共晶碳化物的數量，既保持較高的紅硬性，又改善鋼的韌性和熱疲勞性能。為適應一些熱作模具的特殊要求，研制了一些新型高性能熱作模具鋼，主要有以下幾種 : ? (1)基體鋼。粉末冶金方法可生產常規(guī)工藝難以生產的超高碳、高合金 (尤其是高釩含量 )、高耐磨性的模具鋼和鋼基碳化欽，如德國的 X320(CrVMo135) ,碳含量超過 3%，含釩量超過 5%，細小、彌散分布的碳化物面積達 50%,制造特種陶瓷模具的壽命高于硬質合金模具。 ? (2)火焰淬火冷作模具鋼。除此之外，處于開發(fā)研制階段的還包括如下幾種新型冷作模具鋼 : ? (1)高韌性、高耐磨性冷作模具鋼。 ? (8)鏡面拋光模具鋼 (超高純度鋼 )，制造鏡片、鏡頭等塑料制品。 ? (4)時效鋼和馬氏體時效鋼用于制造復雜、精密、高鏡面模具，模具 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 在固溶態(tài)加工，時效后使用，該鋼具有高強度、高韌性、高硬度、熱處理變形小等特點。日本大同特殊鋼株式會社有 13個塑料模具鋼號。 1985年對該標準進行修訂，頒發(fā)了 GB/T 12991985,1999年進行再次修訂，頒發(fā)了 GB/T 12992023，從而建立了具有我國特色的、接近世界先進水平的，包括冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼和無磁模具鋼的模具鋼種系列，以適應使用部門和生產部門的需要。 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 自新中國成立 60年來，我國通過引進和自己研制開發(fā)，逐漸形成了我國的模具鋼鋼種系列。 ? 17世紀以來，通過產業(yè)革命，歐洲的鋼鐵生產技術得到迅速發(fā)展。在河北興隆縣和河南新鄭縣，先后出土了大量戰(zhàn)國時代的鐵范。其生產工藝是先將鐵礦石固態(tài)還原成海綿鐵，然后進行滲碳，再經反復折疊鍛打，最后鍛打成具有多層結構的鋼制工具。 ? 我國是世界文明古國之一，鋼鐵生產技術始于公元前 5世紀的春秋戰(zhàn)國時期，到西漢逐漸興盛起來。從70年代以來，為了簡化熱處理工藝、節(jié)省能源，發(fā)展了一批火焰淬火模具鋼 。 ? (3)適用于制造壓鑄模具的熱作模具鋼。 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 在此期間低合金工具鋼也取得了很多成就， 1895年卡本特(Carpenter)鋼公司生產成分為 1. 00%C,2. 50%Cr的工具鋼。 1893年布魯斯林 ()向米德沃(Midvale)公司提出的兩個鉻鎢工具鋼樣品的化學成分，如 表 11所示。但是，早期的工具鋼屬于簡單普通碳素鋼。人類從鐵器時代開始，就采用鋼鐵材料制造手工工具。世界各國都把模具鋼產量統(tǒng)計到合金工具鋼中，其產量約占合金 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 工具鋼產量的 70%~80%。所以國外有人宣稱“模具是工業(yè)發(fā)展的基石”“模具是促進社會繁榮的動力”，這充分說明工業(yè)發(fā)達國家對模具生產的重視，因此其模具工業(yè)發(fā)展迅速，并成為一種新興的行業(yè)。例如，一種中型載重汽車的改型，需要模具4000多套，重達 2023多噸 。模具已成為其主要的成形工具，家用電器行業(yè)約 80%的零部件、機電行業(yè)約 70%的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分也依靠模具成形。因此，工業(yè)產品質量的改善、生產率的提高、成本的降低、產品更新?lián)Q代的 下一頁 返回 任務一 概述 ? 速度，在很大程度上取決于模具的制造精度和質量、制造周期、生產成本、使用壽命等因素。模具鋼是模具工業(yè)最重要的技術和物質基礎，近年來，隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，模具鋼發(fā)展也極為迅速。 ? 二、發(fā)展簡史 ? 模具是從錘、斧、鑿等手工工具逐步發(fā)展而來的。公元前 350年，印度人制成了烏茲鋼 (Wootz Steel),它是先將鐵礦固態(tài)還原制成海綿鐵，然后與木炭混合、密封、加熱，通過滲碳而制成的。 ? 19世紀 90年代，通過研究，將上述錳含量達 2%的穆施特鋼中的錳用鉻代替，變成鉻鎢鋼。 1910年又將 提高到 0. 7 %，成為當代 W18Cr4V型高速鋼的雛形。 ? (2) 1%C,5%Cr并加人鑰的中合金空淬冷作模具鋼。 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 為了進一步改善低合金冷作模具鋼的淬透性，減少淬火變形，從 20世紀 40 ~80年代，各國陸續(xù)發(fā)展了一批低合金微變形冷作模具鋼。 ? 20世紀 50年代以后，隨著石化工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料迅速成為一種重要的工業(yè)材料，為了滿足塑料制品成形模具的需要，各國迅速發(fā)展了 上一頁 下一頁 返回 任務一 概述 ? 一批不同類型的專用塑料模具鋼，目前在不少先進工業(yè)國家已經形成專用的鋼種系列，如滲碳型、預硬型、整體淬硬型、耐蝕型、時效硬化型等塑料模具用鋼。 ? 我國在春秋晚期已經發(fā)明了塊煉滲碳鋼技術，如長沙楊家山出土的春秋晚期的鋼劍，就是 為 %的中碳鋼。在戰(zhàn)國時期，就率先使用生鐵制造鑄造用的模具 (鐵范 )，用來澆鑄鑄鐵的斧、鑿、鐮等工具。說明當時已經采用鋼制的冷拉模具生產針用鋼絲。 ? 新中國成立后，我國模具鋼的生產技術取得了迅速發(fā)展，在 1997年，僅冶金系統(tǒng)幾個主要特殊鋼廠的合金模具鋼產量已達 11萬噸，居于世界前列，國產模具鋼基本上能滿足國內模具行業(yè)的需要，而且還有部分出口。到 1977年，在整頓原來的鋼種系列的基礎上，吸收我國歷年來科研開發(fā)工作的經驗，制定了我國第一個合金工具鋼國家標準 GB 12991977。美國現行的 ASTM A681標準中，塑料模具鋼為 P系列，包括 7個鋼號 。 ? (3)為改進切削性