模具钢钢种的发展-日本日立模具钢材料

作者：苏州瑞厚   发布日期：2019-07-09  点击：86

　　随着模具制造业的不断发展，对模具钢从冶金质量、数量、性能上的要求不断提高，模具材料由低级向高级发展，发展的趋向是：碳素工具钢→低合金工具钢→高合金工具钢 ，并相继出现了一系列的新型模具材料 。模具标准钢号的合金化程度也日趋提高，例如美国15种热作模具钢合金元素全部大于5%;而合金元素大于10%的有10种，用量占80%。

　　冷作模具材料

　　国外通用型冷作模具钢 的代表钢种有低合金模具钢O1(9CrWMn) 、中合金模具钢A2(Cr5Mo1V) 和高碳高铬模具钢D3(Cr12)、D2(Cr12Mo1V1) 等。

　　为了满足冷作模具的特殊要求，各国都发展了一批新型的模具钢，主要有：

　　一、高韧性、高耐磨性模具钢。

　　比较有代表的钢号有，美国钒合金钢公司早期的VascoDie(8Cr8Mo2VSi) 钢、日本大同特殊钢公司的DC53(Cr8Mo2VSi) 钢等，其C、Cr含量均低于Cr12型模具钢，增加了Mo、V合金的含量，钢中形成大量MC型高弥散度碳化物，其耐磨性不低于或优于Cr12Mo1V1钢，韧性和抗回火软化能力则高于Cr12型钢 。分别用于冷挤压模具、冷冲模具及高强度螺栓的滚螺纹模具 ，都取得了良好的使用效果。

　　二、低合金空淬微变形钢。

　　代表性钢号有：美国ASTM标准钢号A4(Mn2CrMo)、A6(7Mn2CrMo) ，日本大同特殊钢公司的GOA ，日本日立金属公司的ACD37钢 等。这类钢的特点是合金含量最低(质量分数≤5%)，淬透性、淬硬性好，淬火变形小，工艺性好，价格低， 主要用于制造精密复杂模具。

　　三、火焰淬火模具钢。

　　20世纪70年代，国外开始发展一些适应火焰淬火工艺需要的冷作模具钢。由于采取氧——乙炔(ting)喷嘴进行局部加热空冷淬火，难以严格地控制和测定温度，因此要求这类钢淬火温度宽、淬透性好 。火焰局部淬火的工艺简便，可以缩短模具制造周期、节约能源、降低制造费用，已经广泛地用于制造剪切、下料、冲压、冷镦等冷作模具，特别是大型镶块模具。

　　代表性的钢号有：日本爱知制钢公司SX5(Cr8MoV)钢 、SX105V(7CrSiMnMoV) ，日本山阳特殊公司的QF3，日本大同特殊钢公司GO5 ，日本日立金属公司的HMD1、HMD5 等钢，在生产使用中取得了良好的效果。

　　四、粉末冶金冷作模具材料。

　　粉末冶金冷作模具钢是一种新型冷作模具钢，采用粉末冶金法，用水雾化法将钢水雾化成细小钢粉末，通过快速凝固，每颗粉末中的高合金莱氏体得到细化，显著改善烧结后钢的韧性。同时这种方法还可以生产用传统冶金方法难以生产的高碳高合金冷作模具钢。

　　采用粉末冶金工艺生产的高碳高合金模具材料，由于钢液雾化形成的微细钢粉凝固很快，可以完全避免一般工艺生产的高碳高合金冷作模具钢在浇注后缓慢凝固，产生粗大碳化物和偏析等缺陷。如高碳高铬型冷作模具钢和高速钢采用粉末冶金工艺生产后，碳化物粒度减小到1μm左右 ，可以完全消除一般工艺生产的莱氏体钢种粒度达几十μm的大颗粒碳化物和网状碳化物。 因此，粉末冶金模具钢磨削性能好、韧性好、等向性好、热处理工艺性能好 。

　　由于粉末冶金模具钢具有较好的特性，在近20年来在国外发展较快，代表性的钢号有美国的CPM10V 、德国的320CrVMo13.5 等。这些钢含有大量弥散度高、硬度高的MC型碳化物，其耐磨性能介于硬质合金和高合金冷作模具钢之间。由于韧性好，因此制成的模具寿命可以与硬质合金模具相似;由于工艺性能好，因此适于制造形状比较复杂、工作条件苛刻的长寿命模具。其使用寿命可比模具钢模具提高几倍到几十倍。