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美国模具钢系列和选用方案
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发布日期：2011-08-20 |
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美国按模具复役条件将模具钢分为三大类，美国金属学会工具钢委员会列出了；冷作模具钢，热作模具钢和塑胶模具钢三大类。其中，冷作模具钢，又分出12小类，热作模具钢9小类，塑胶模具钢2小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素1尺寸大小和形状的复杂性；2被加工的材料；3耐久性要求或设计寿命。冷作模具钢的分类 冷作模具钢的分为五组；1:W组水淬工具钢，有11个钢种，7个碳素工具钢含碳量为0.7%-1.3%。2:O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%－2.25%，3:A组即空中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%．4:D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%－2.5%．5:S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%－0.6%．用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金(HA组)粉未钢和工程陶瓷(PIM组)，碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）冷作模具钢的主系列是高硬冷作类，主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具，硬度高于HRC60－62．对于要求耐冲击,韧性高的模具,硬度低于HRC60－62．主要用于S类和部分A类和最普通的调质钢,弹簧钢,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迅速增长.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.粉末模具钢有优良的耐磨寿命,硬度不大HRC60-62,应用相当多.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.
热作模具钢的分类
美国热作钢分二类:热作模具钢和超级热强合金.热作模具钢的选用热作模具由于在有温度的条件下工作,要求材料具有热强性和热耐磨性,为了保证模具的使用寿命模具要冷却,热冷交替模具会出现龟裂,即热疲劳裂纹,所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能.按热强性排例的主系列进行选材:低合金调质模具钢(6G,6F2,6F3)-中铬热作模具钢(H11,H12,H13)-钨热作模具钢(H21,H22).非标准的热作模具钢:例如热镦锻模具用时效硬化型6H4.使用H11,H12,H13出现了不能满足热耐磨性时,可以选择6H1,6H2.当要求模具以热作耐磨性为主时,可以择D2,D4-M2,M4-分末钢.钢结硬质合金,钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的,但其热疲劳(即冷热抗疲劳裂纹)很差,不能在急冷急热状态下使用.
塑料模具钢的分类
美国是最早在工具钢中列出塑料模具专用的国家,以P来表示为主,共分为五类. <一>渗碳型塑料模具钢：P1...P2,P3,P4,P5,P6.这类钢含碳量很低,主要是美国早期及用挤压成型制模法,要求冷塑性好,有高的挤压性能成型后表面渗碳淬火提高表面硬度,使用寿命长.芯部超低碳可使淬火时变形量小. <二>调质型塑料模钢:P20,P21.目前塑料模具中P20的用量很大,已成为主体,大多数在预硬状态时使用. <三>中碳合金工具钢用于热固性塑料模.钢号有H13,而L12和S7,01和A2也有应用.这一类特点是:1.基本属二次硬化合金钢,500-600C时的热强性好.2.含铬较高,大气腐蚀性好.3.淬透性极好,适用于大模块. <四>不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模,主要钢号有420,414L,440,416. <五>时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能.有两种,一种是P21低碳Ni-Al时效钢;另一类是18Ni马氏体时效钢.后者是用于宇航工业的无碳高纯度,高强度,高韧性的材料.用于力学性能,尺寸精度,光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中.
塑料模具钢的选用
薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时用P20，P21预硬态（HB250-300），腐蚀性较强时用414L。高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。非高温的热固性模具PO，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。
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