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目前我國模具鋼的品種少質量低,表現在一般質量的模具鋼材多,高質量的模具鋼材少,相當部分要求高的模具鋼都需要經過真空精煉和電渣重熔,以保證鋼材的高純凈度、高致密度、高等向性,而我國通過電渣重熔的模具鋼所占的份額很小。黑皮圓棒材多,扁鋼、精料,以及經過預硬化的材料、制品、標準件少。我國模具鋼市場80%左右是黑皮圓棒材,用戶拿到材料以后還要自己改鍛改制,材料利用率低,生產周期長,不能適應模具制造業的需要。
在模具制造的成本中,材料費用往往只占模具成本的20%左右,因此對于要求較高的長壽命模具,在選用模具材料時往往需精益求精,例如采用碳化物不均勻度為5~6級的Cr12MoV鋼制造搓絲模,使用壽命往往不足1萬件;而采用碳化物不均勻度為1級的優質Cr12MoV鋼制造搓絲模,使用壽命可達幾萬件甚至幾十萬件。
由于國產模具材料不能完全適應模具制造業的需要,很多高性能、長壽命、交貨日期緊迫的模具仍不得不采用進口的模具材料。如海爾集團每年所需的模具鋼、其中90%是從瑞典、德國、日本進口的,主要是進口經過預硬處理的高質量塑料模具鋼和熱作模具鋼,如從瑞典進口的718鋼(3Cr2NiMo)、618鋼(3Cr2Mo)和8407鋼(4Cr5MoSiV1),從日本進口的SKD11(Cr12MoV)冷作模具鋼等。進口材料的價格很高,比國產材料的價格高3~5倍。 下面介紹幾種常用的模具鋼,供參考。
目前,在我國模具鋼材市場上除國產的4Cr5MoSiV1外,外國的有日本的SKD61,瑞典ASSAB8407,德國的X40CrMoV5-1、韓國的STD-61及他們的改進型,雖然有各自國家的牌號,但都以H13鋼號出現。
7Cr7Mo3V2Si簡稱LD鋼,是一種高強韌性冷作模具鋼,與Cr12型冷作模具鋼和W6Mo5Cr4V2高速鋼比具有更高的強度和韌性,而且有較好的耐磨性適宜制造承受高負荷的冷擠、冷鐓、冷沖模具。
始鍛溫度:1120℃ 終鍛溫度:≥850℃,反復鐓拔消除帶狀組織,鍛后緩冷并立即進行球化退火。等溫球化退火工藝:860℃,保溫3小時冷到740℃等溫4小時,爐冷到500℃出爐。退火后硬度212HBS,組織:小球狀珠光體+共晶碳化物。
Cr12Mo1V1是國際上較廣泛采用的高碳高鉻冷作模具鋼,屬萊氏體鋼,具有高淬透性、淬硬性、高的耐磨性;高溫抗氧化性能好,淬火和拋光后抗銹蝕能力好,熱處理變形??;適宜制造高精度、長壽命的冷作模具、刃具和量具,例如形狀復雜的沖孔凹模、冷擠壓模、滾絲輪、搓絲板、冷剪切刀和精密量具等?;瘜W成分見GB/T1299-2000。
5Cr2NiMoVSi鋼是比5CrNiMo更好的熱鍛模鋼,其冶煉和加工均按特級優質鋼(即“E”鋼)處理。其常規熱處理工藝為600-650℃預熱,970-980℃奧氏體化,油冷到約650-700℃轉人300-350℃回火爐等溫3-4h,回火溫度取670-680℃,保溫4-5h,回火兩次,空冷即可,硬度40-44HRC。模具經QPQ處理可提高耐熱疲勞強度,降低摩擦系數,延長模具壽命。