S136简介

      经炉外精炼(VD)+电渣重熔精炼(ESR),组织更纯洁细微,优良的耐蚀性、抛光性,良好的耐磨性、机械加工性,淬硬时优良的尺寸稳定性。

出厂硬度

      软性退火至H 250 

      硬度:退火,240-197HB,淬火,≥50HRC

      热处理硬度:HRC48-52

特性

      优良的耐腐蚀性

      优良的抛旋光性

      优良的耐磨性

      优良的机械加工性

      淬火时具有优良的稳定性

用途

      耐腐蚀、锈蚀对使用有腐蚀性的PVC、醋酸盐类等注模原料或必须在潮湿的环境下工作及存放的模具。

      耐磨性在使用磨耗较大的注模材料(包括热固性射出成型模)或要求模具有较长的工作时间,如电子零件、舍弃式的餐刀具、器皿等。

      高光滑度的表面生产光学产品,如照相机、太阳眼镜、化学仪器及塑料制品等。

规格

牌号对照

化学成分

优点

      S136是具有优良的耐蚀性的塑胶模具钢,具有卓越的生产特性,而且更有下列优点:

较低的维护费用

      S136模具钢经过长期使用后,模穴表面仍然维持原先的光滑状态。模具在潮湿的环境下操作或储存时,不需要特别的保护。

较低的生产成本

      模具不因冷却水的影响而腐蚀,由于有一定的冷却循环,可增加模具寿命。上列的好处,结合S136的高耐蚀性,提供了低维护费用和高寿命的模具,达到较佳的经济效益。同时S136经过电渣重熔(ESR)精炼,具备纯净而细微的组织,使模具具有很好的综合机械性能,高的抛光性能。

用途

      S136能使用与所有的模具,由于其特殊的性质材料,更加适合特殊环境的应用和需求。

耐腐蚀、耐应变

      对使用有腐蚀性的PVC醋酸盐类(ACETATES0)等注塑原料或模具必须在潮湿的环境下工作及储存时,S136能抵抗水蒸气、弱有机酸、硝酸盐、碳酸盐等的腐蚀作用,经由S136制成的模具,若在潮湿的环境中操作,或在正常状态下使用腐蚀性的塑胶材料,均不会生锈而被污染。若回火至250℃而且抛光成镜面状态时,特别能显示优良的耐腐蚀性。

耐磨性

      使用摩擦较大的注塑材料(包含射出成型模)或要求模具有较长的工作时间,如电子零件、舍弃式的餐刀具、器皿等。

高光洁度的表面

      生产光学产品,如照相机、太阳镜、化学仪器、注射器、分析仪器及塑胶制品等。

物理性质

      材料在淬硬后,硬度回火至50HRC,在室温及高温下的数据。

力学性能

      试验材料为直径25mm的圆棒,经过1025℃淬火及二次回火,在不同硬度下的结果,如表示:

焊接

      通常工具钢应尽可能避免焊接,因为容易开裂。若做好焊接前的准备工作,如在焊接部位预热,则较容易成功,焊接后必须立即采取下列步骤:

      1.消除应力--材料在软性退火状态下焊接时,必须做应力消除。

      2.回火--材料在淬—回火状态下焊接时,必须做回火处理。

热处理

退火

      在保护状态下,加热至780℃然后在炉中以每小时10℃的速度,冷却至650℃,然后再于空气中冷却。

应力消除

      经过粗加工后,必须加热至650℃,均热2小时,缓慢冷却至500℃,然后于空气中冷却。

淬硬

      预热温度:600--850℃

      淬火温度:980--1050℃

淬火介质

油

      在200--550℃的盐浴炉中等温淬火,然后在空气中冷却。

压缩空气

      循环空气或大气

研磨

      正确的研磨技术,能避免产生裂缝,且能增加工具的寿命。如果材料在低温回火状态下研磨,则在研磨期间变得很敏感,只有柔软的且开放晶粒式的砂轮才能使用,同时必须有良好的冷却剂。

抛光

      S136在淬硬及回火后的状态下,具有 优良的抛光性

      1.使用粒度180--320的砂轮或磨石做初步研磨。

      2.使用粒度400--800的砂纸或粉末研磨。

      3.使用粒度12.6及3μm的钻石膏,和抛光用的纤维垫。

光蚀刻花

      S136有 均匀地组织,所含的杂质 少,很适合光蚀刻花。

模具钢简介

      模具钢是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外,主要受模具材料和热处理的影响。

      模具钢大致可分为:冷轧模具钢、热轧模具钢和塑料模具钢三类,用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢,按其所制造模具的工作条件,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。由于这类用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢的性能要求也不同。

      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。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳合金钢,碳质量分数在0.80%以上,铬是这类钢的重要合金元素,其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小模具用钢,较高铬质量分数可达13%,并且为了形成大量碳化物,钢中碳质量分数也很高,高可达2.0%~2.3%。冷作模具钢的碳含量较高,其组织大部分属于过共析钢或莱氏体钢。常用的钢类有高碳低合金钢、高碳高铬钢、铬钼钢、中碳铬钨钏钢等。

      热轧模具分为锤锻、模锻、挤压和压铸几种主要类型,包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具在工作中除要承受巨大的机械应力外,还要承受反复受热和冷却的做用,而引起很大的热应力。热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性,以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢,还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹,以及经受液态金属流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢,碳质量分数在0.30%~0.60%,属于亚共析钢,也有一部分钢由于加入较多的合金元素(如钨、钼、钒等)而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。

      塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外,还要求具有良好的工艺性,如热处理变小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。

工艺性能

      在模具生产成本中,材料费用一般占10%~20%,而机械加工、热处理、装配和管理费用占80%以上,所以模具材料的工艺性能是影响模具的生产成本和制造难易的主要因素之一。

可加工性

      热加工性能,指热塑性、加工温度范围等;

      冷加工性能,指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能。

      冷作模具钢大多属于过共析钢和莱氏体钢,热加工和冷加工性能都不太好,因此必须严格控制热加工和冷加工的工艺参数,以避免产生缺陷和废品。另一方面,通过提高钢的纯净度,减少有害杂质的含量,改善钢的组织状态,以改善钢的热加工和冷加工性能,从而降低模具的生产成本。

      为改善模具钢的冷加工性能,自20世纪30年代开始,研究向模具钢中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素,发展了各种易切削模具钢,以进一步改善其切削性能和磨削性能,减少刀具磨料消耗、降低成本。

淬透性和淬硬性

      淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态;淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷作模具钢,淬硬性往往是主要的考虑因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢,一般模具尺寸较大,尤其是制造大型模具,其淬透性更为重要。另外,对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具,为了减少淬火变形,往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质,如空冷、油冷或盐浴冷却,为了得到要求的硬度和淬硬层深度,就需要采用淬透性较好的模具钢。

淬火温度和热处理变形

      为了便于生产,要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些,特别是当模具采用火焰加热局部淬火时,由于难于准确地测量和控制温度,就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。

      模具在热处理时,尤其是在淬火过程中,要产生体积变化、形状翘曲、畸变等,为保证模具质量,要求模具钢的热处理变形小,特别是对于形状复杂的精密模具,淬火后难以修整,对于热处理变形程度的要求更为苛刻,应该选用微变形模具钢制造。

氧化、脱碳敏感性

      模具在加热过程中,如果发生氧化、脱碳现象,就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低;因此,要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于含钼量较高的模具钢,由于氧化、脱碳敏感性强,需采用特种热处理,如真空热处理、可控气氛热处理、盐浴热处理等。

其他因素

      在选择模具钢时,除了必须考虑使用性能和工艺性能之外,还必须考虑模具钢的通用性和钢材的价格。模具钢一般用量不大,为了便于备料,应尽可能地考虑钢的通用性,尽量利用大量生产的通用型模具钢,以便于采购、备料和材料管理。另外还必须从经济上进行综合分析,考虑模具的制造费用、工件的生产批量和分摊到每一个工件上的模具费用。从技术、经济方面全面分析,以 终选定合理的模具材料。

性能要求

A.强度性能

      (1)硬度硬度是模具钢的主要技术指标,模具在高应力的作用下欲保持其形状尺寸不变,必须具有足够高的硬度。冷作模具钢在室温条件下一般硬度保持在HRC60左右,热作模具钢根据其工作条件,一般要求保持在HRC40~55范围。对于同一钢种而言,在一定的硬度值范围内,硬度与变形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及组织不同的钢种之间,其塑性变形抗力可能有明显的差别。

      (2)红硬性在高温状态下工作的热作模具,要求保持其组织和性能的稳定,从而保持足够高的硬度,这种性能称为红硬性。碳素工具钢、低合金工具钢通常能在180~250℃的温度范围内保持这种性能,铬钼热作模具钢一般在550~600℃的温度范围内保持这种性能。钢的红硬性主要取决于钢的化学成分和热处理工艺。

      (3)抗压屈服强度和抗压弯曲强度模具在使用过程中经常受到强度较高的压力和弯曲的作用,因此要求模具材料应具有一定的抗压强度和抗弯强度。在很多情况下,进行抗压试验和抗弯试验的条件接近于模具的实际工作条件(例如,所测得的模具钢的抗压屈服强度与冲头工作时所表现出来的变形抗力较为吻合)。抗弯试验的另一个优点是应变量的 值大,能较灵敏地反映出不同钢种之间以及在不同热处理和组织状态下变形抗力的差别。

B.韧性

      在工作过程中,模具承受着冲击载荷,为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏,要求模具钢具有一定的韧性。

      模具钢的化学成分,晶粒度,纯净度,碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及分布情况,以及模具钢的热处理制度和热处理后得到的金相组织等因素都对钢的韧性带来很大的影响。特别是钢的纯净度和热加工变形情况对于其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地选择钢的化学成分并且采用合理的精炼、热加工和热处理工艺,以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到较佳的配合。

      冲击韧性系表特征材料在一次冲击过程中试样在整个断裂过程中吸收的总能量。但是很多工具是在不同工作条件下疲劳断裂的,因此,常规的冲击韧性不能全面地反映模具钢的断裂性能。小能量多次冲击断裂功或多次断裂寿命和疲劳寿命等试验技术正在被采用。

C.耐磨性

      决定模具使用寿命 重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性,就要既保持模具钢具有高的硬度,又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具,要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜,保持润滑作用,减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损,又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。

      耐磨性可用模拟的试验方法,测出相对的耐磨指数,作为表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水平的参数。以呈现规定毛刺高度前的寿命,反映各种钢种的耐磨水平;试验是以Cr12MoV钢为基准进行对比。

D.抗热疲劳能力

      热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外,还受到高温及周期性的急冷急热的作用,因此,评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标,它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。

      热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命,抗热疲劳性能高的材料,萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多;机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后,在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时,每一应力循环的扩展量;断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料,其中的裂纹如要发生失稳扩展,必须在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子,也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下,在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹,如果模具材料的断裂韧性值较高,则裂纹必须扩展得更深,才能发生失稳扩展。

      也就是说,抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命;而裂纹扩展速率和断裂韧性,可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此,热作模具如要获得高的寿命,模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。

      抗热疲劳性能的指标可以用萌生热疲劳裂纹的热循环数,也可以用经过一定的热循环后所出现的疲劳裂纹的条数及平均的深度或长度来衡量。

E.咬合抗力

      咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。试验时通常在干摩擦条件下,把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料(如奥氏体钢)进行恒速对偶摩擦运动,以一定的速度逐渐增大载荷,此时,转矩也相应增大,该载荷称为“咬合临界载荷”,临界载荷愈高,标志着咬合抗力愈强。

用途

      加工模具时用的,由于模具的用途很广,各种模具的工作条件差别很大,所以,制造模具用材料范围很广,在模具材料中应用较广的当属模具钢。从—般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢直到适应特殊模具需要的马氏体时效钢以及粉末高速钢、粉末高合金模具钢等。模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。

冷作模具钢

      冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如:冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广,从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。

热作模具钢

      热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如:热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有:中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢;对特殊要求的热作模具钢,有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。

塑料模具钢

      由于塑料的品种很多,对塑料制品的要求差别也很大,对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求。所以,不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。

高强度

      当今高强钢、超高强钢很好的实现了车辆的轻量化,提高了车辆的碰撞强度和安全性能,因此成为车用钢材的重要发展方向。但随着板料强度的提高,传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象,无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下,国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺,主要是利用高温奥氏体状态下,板料的塑性增加,屈服强度降低的特点,通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究,该技术被国外厂商垄断,国内发展缓慢。

      过去在生产深冲或者重冲工件,大家都认为耐压型(EP) 润滑油是保护模具的较好选择。硫和氯EP添加剂被混合到纯油中来提高模具寿命已经有很长的历史了。但是随着新金属--高强度钢的出现,环保要求的严格,EP油基润滑油的价值已经减少,甚至失去市场。

      在高温下高强度钢的成型,EP油基润滑油失去了它的性能,无法在极温应用中提供物理的模具保护隔膜。而极温型的IRMCO高固体聚合物润滑剂则可以提供必要的保护。随着金属在冲压模具中变形,温度不断升高,EP油基润滑油都会变薄,有些情况下会达到闪点或者烧着(冒烟)。IRMCO高分子聚合物润滑剂一般开始喷上去时稠度低得多。随着成形过程中温度的上升,会变得更稠更坚韧。实际上高分子聚合物极温润滑剂都有“热寻性”而且会粘到金属上,形成一个可以降低摩擦的隔膜。这个保护屏障可以允许工件延展,在高较要求的工件成型时没有破裂和粘接,以此来控制摩擦和金属流动。有效的保护了模具,延长了模具使用寿命,提高了冲压的强度。

质量提高

      1.利用Ca、稀土等微量元素对夹杂物的变质作用,改变钢中的夹杂物的结构形貌和物性,使钢中夹杂物球化、细化,从而提高钢材的力学性能。

      2.对钢锭进行高温扩散热处理,可以改善钢锭的成分不均匀性,从而提高钢材的横向性能。

      3.在热加工方面,对钢锭进行反复的镦拔和多向轧制,增大变形量,可降低钢中的碳化物偏析的级别,也有利于改善钢材的各向异性。

      4.钢的纯净度对模具钢材的等向性能有很大的影响,采用二次精炼技术(包括真空精炼、ESR和钢包喷粉等),可以提高钢材的纯净度,尤其降低钢中的有害杂质的含量,对提高性能十分有益。

发展方向

      模具日趋大型化。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;模具的精度越来越高,要求钢材的质量好,尺寸稳定性好;塑料模具钢、压铸模具钢的需求量不断增加;中 模具钢的需求量不断增加,低档次模具钢过剩;另外,随着模具标准件应用日益广泛,模具标准化、商品化程度的提高,对于模具钢产品质量、品种规格以及交货周期将提出更高的要求。此模具钢类似于一个4330合金,洁净钢生产技术。它具有优异的尺寸稳定性,并一直工作锌,铝合金压铸,塑料和橡胶模具的现场验证,并形成所有类型的金属片。它将接受各种形式的表面处理,包括火焰和感应硬化,硬质合金涂层,PVD和氮化。所以,SKD61模具钢不仅有模具钢的优点,更有一些合金钢产品的特点。将会带动国内模具钢产业的大发展。

      因此,钢铁企业要根据国内模具制造业发展的趋势和模具市场的需求,紧抓研制开发高精度、高韧性、耐腐蚀、高质量的模具钢新品种,使国产的热作和冷作模具钢达到世界先进水平。相信在未来的日子,我们生产模具钢的质量和技术会越来越好,模具钢的市场也会得到更快更好的发展,将会带领国内模具钢产业迈上更高层次的发展。美好的未来,我们拭目以待。

模具钢密度

      就国内外使用的模具钢材而言,模具钢密度一般都在7.85左右,通常模具钢是锻造件,密度在8000-8400千克/立方米。不同模具钢材中加入的合金元素比例不一样,模具钢密度会有小范围的差别。

      密度是物质的特性之一,每种物质都有一定的密度,不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。所以我们可以根据密度公式ρ=M/V,计算出任意一种模具钢的密度。

      根据密度公式:ρ=m/v,也就是说决定模具钢质量和体积的因素决定了模具钢密度。那么从微观的角度来讲的话,就是分子量和分子间隙共同决定物质的密度。体积、大小、质量、压强、压力和温度影响物质密度,虽然物质密度物质的本身属性,它是一定的,但是物质有各种状态,当物质形成态的转化的时候,密度才会变化。比如水,升温可导致水的气化,密度变小,加压又可以使水蒸气从新凝结为液态水,密度变大。大家都知道铁的密度7.8g/cm3,模具钢材是铁和一些微量的合金元素形成的,微量的合金元素占的比例 少,但是在模具钢材成形的过程会形成不同的化合物,每一种化合物所占有的空间不一样,导致同样体积的模具钢材,其内部的空隙不一样,这就是影响模具钢密度的主要因素。但由于模具钢材加入的合金元素分量不到10%对模具钢材整体的影响小,所以密度也接近铁的密度。