美國合金鋼的性能

美國按模具服役條件將模具鋼分為三大類，美國金屬學會工具鋼委員會列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。其中，冷作模具鋼又分出12小類，熱作模具鋼9小類，塑料模具鋼2小類。每個小類的選材又取決于三個主要因素：尺寸大小和形狀的復雜性被加工的材料耐久性要求或設計壽命冷作模具鋼的分類冷作模具鋼分為五組：W組、O組、A組、D組、S組。W組即水淬工具鋼，有11個鋼種，7個碳素工具鋼，含碳量從0.7％-1.3％。O組即油淬冷作模具鋼（俗稱油鋼），有4個鋼種，含碳量在0.85-1.55％。A組即空淬中合金冷作模具鋼，有9個鋼種，含碳量從0.5-2.25％。D組即高碳高鉻冷作模具鋼，有7個鋼種，含碳量0.9％-2.5％。S組即耐沖擊工具鋼，有7個鋼種，含碳量0.4-0.6％。用于冷作模具還有高速鋼（HSS組）和超高速鋼（SHSS組），鈷基硬質合金和鋼結硬質合金（HA組），粉末鋼和工程陶瓷（PIM組），碳鎢工具鋼（F組），特殊用途工具鋼（L組）。冷作模具鋼的選用冷作模具鋼的主系列是高硬冷作類，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S類和部分A類和更普通的調質鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模，如汽車外型沖壓件，主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復合材料。高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應用迅速增長。主要是有高的“抗壓強度／硬度”比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。粉末模具鋼有優(yōu)良的耐磨壽命，硬度不大于HRC60-62,應用相當多。碳素工具鋼在壽命10萬件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應用范圍。熱作模具鋼的分類美國熱作模具鋼分二大類：熱作模具鋼和超級熱強合金。熱作模具鋼的選用熱作模具由于在有溫度的條件下工作，要求材料具有熱強性和熱耐磨性，為了保證模具的使用壽命模具要冷卻，熱冷交替模具會出現(xiàn)龜裂，即熱疲勞裂紋，所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。按熱強性排列的主系列進行選材：低合金調質模具鋼（6G，6F2，6F3）—中鉻熱作模具鋼（H11、H12、H13)—鎢熱作模具鋼(H21、H22)。非標準的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時，可以選擇6H1、6H2。當要求模具以熱作耐磨性為主時，可以選擇D2、D4——M2、M4——粉末鋼。鋼結硬質合金、鈷基硬質合金的高溫耐磨性是很高的，但其熱疲勞性（即冷熱抗疲勞裂紋）很差，不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。塑料模具鋼的分類美國是更早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的，以P來表示為主，共分為五類。滲碳型塑料模具鋼：P1,P2,P3,P4,P5,P6。這類鋼含碳量很低，主要是美國早期及用擠壓成型制模法，要求冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長。芯部超低碳可使淬火時變形量更小。調質型塑料模具：P20,P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數(shù)在預硬狀態(tài)時使用。中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13,而L12和S7，O1和A2也有應用。這一類的特點是：1、基本屬二次硬化金鋼，500-600℃時的熱強性好。2、含鉻較高，大氣腐蝕性好。3、淬透性極好，適用于大模塊。不銹鋼用于耐蝕性要求高的s136模具鋼價位塑料模，主要鋼號有420,414L,440,416。時效鋼是經(jīng)過時效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時效鋼；另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強度、高韌性的材料。用于力學性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。塑料模具鋼的選用薄壁的塑料箱體，生產(chǎn)批量在小于10萬件時，用P20、P21預硬態(tài)（HB250-300)，腐蝕性較強時用414L。高壽命的普通塑料模，用P6或P20，經(jīng)滲碳—淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大時，可用O1、S7。dievar腐蝕性較強時用420。非高溫的熱固性模用P6、P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強用420。高溫熱固性塑料模用H13和S7或滲碳鋼P4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。