模具学习从零开始第六期-模具应用材料与刀具

模具基本知识

——模具材料应用及刀具模具材料

——选用原则及分类模具材料的性能水平、材质优劣、使用合理与否等因素，对于模具的制造精度、合格品率、工作时的承载能力、寿命及成本，均有密切的关系。因此在设计和制造模具过程中，对于选材方面应综合考虑模具的种类、制件批量、制件材料和制件复杂程度等因素。

模具材料一般选用碳素工具钢、合金工具钢、合金结构钢、硬质合金、铸铁、有色金属等。通常把模具钢分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。

冷作模具钢用于制造冷冲压模(冲裁模、弯曲模、拉伸模、成型模)、冷镦模、冷挤压模、拉拔模(钢管、圆钢冷拔模)等。 冷作模具使用温度较低，一般不超过300℃，对模具材料的高温性能没有特殊的要求，但冷作加工的材料一般都具有较高的强度水平，变形抗力比较大，因此冷作模具材料要求在常温下具有高硬度、高强度、高耐磨性、高抗疲劳性、足够的韧性、高淬透性和热处理不变形(或小变形)及淬火、回火时不易开裂等性能。常用的钢类有高碳低合金钢、高碳高铬钢、铬钼钢、中碳铬钨钢等。

模具材料

——冷作模具钢钢种标准出厂硬度CMC分类主要特性使用硬度CMC分类用途说明GB

(中国)ASSAB

(瑞典)AISI

(美国)W-Nr

(德国)JIS(日本)冷

作

模钢具材料Cr12XW-5D31.2436SKD2HB230-255CMC03.11高碳、高铬型钢，具有较好的淬透性和良好的耐磨性，热处理变形小，冲击韧性较差，较易碎裂。HRC56~62CMC04.1用来制造受冲击负荷一般，要求具有高耐磨性的冷冲模、压印模、搓丝板、冷挤模等。Cr12MoVXW-42D21.2379SKD11HB230-255CMC03.11高碳、高铬型钢，具有良好的淬透性和很高的耐磨性，热处理变形小，韧性好，机械加工高性能优良。HRC56~64CMC04.1用来制造要求高耐磨性大型复杂冷作模具，如切边模、滚边模、拉拔模和要求高耐磨、高强度的冷冲模。DC53(SKD11改良，日本大同特钢牌号)HB230~255CMC03.11高硬度、高强度、高耐磨性，淬火后经高温回火(520-530℃)减少了残余应力，其韧性在冷作模具钢中尤为突出，制造的工模具较少出现裂纹和开裂。HRC58~62CMC04.1用于制造精密冲压模。冷锻、深拉和搓丝用模具。高速冲裁冲头，不锈钢板凸模。CrWMnDF-3O1

1.2510

SKS3HB220~255CMC02.1具有较高的淬透性、一定的硬度和耐磨性，但加热时易形网状碳化物。HRC57~62CMC04.1用作冲制薄钢板、有色金属的轻载复杂形状、高精度的冷冲模具。Cr5Mo1VXW-10A21.2363SKD12HB215CMC03.11空冷淬透性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性，热处理变形小。HRC58~61CMC04.1用作制造拉伸模、卷边模、压花模、磨损性塑料模。MoCr铸铁0.6025CrMoFC25CrMoHB190~240CMC08.2合金灰铸铁材料，其耐磨性比普通灰铁高一倍，可火焰表面淬火。HRC50~60CMC08.2常用于汽车冲压模内板薄板零件拉延模(凸凹模，压边圈)。模具材料

——冷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。热作模具在工作中，都要和炽热的工件接触，经受着反复的加热和冷却，还要承受较高的单位压力和冲击载荷，因而要求模具所用的材料，具有良好的高温机械性能、高的淬透性、良好的导热性和耐热疲劳性。为此，热作模具所用的钢材，含碳量一般都不高，在中碳或低碳的范围内，并采用铬、锰、钼、钨、钒等合金元素进行合金化，以提高淬透性和高温性能(回火稳定性、耐热疲劳性等)。 常用的热作模具钢有：中低含碳量的添加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。模具材料

——热作模具钢钢种标准出厂硬度CMC分类主要特性使用硬度CMC分类用途说明GB

(中国)ASSAB

(瑞典)AISI

(美国)W-Nr

(德国)JIS(日本)热

作

模钢具材料VIDARSUPERIORH111.2343SKD6HB180CMC03.11H11型的改良型热作钢，具有较高的韧性和热疲劳强度。HRC46~50CMC04.1适用于高压压铸模具，热挤出和压力锻造。4Cr5MoSiV8407H131.2344SKD61HB220-255CMC03.11该钢含有较多易形成碳化物的元素铬和钨，具有良好的淬透性，在高~-F(600-700℃1具有较高的强度和硬度、热疲劳性能，但其韧性和塑性稍差。HRC45~52CMC04.1用来制造锤锻模，热挤压模，精锻模及镶块，铝、铜及合金的压铸模具，塑胶模具等。5CrNiMoAlVAR14L61.2714SKT4HB220-255CMC02.1具有较高的淬透性和良好的韧度，强度耐磨性，但容易出现白点HRC44~48CMC04.1适合制造各种形状复杂，冲击载荷大、工作温度不太高、边长＞400mm大中型锤锻模及切边5CrMnMo6GSKT5HB220-255CMC02.1该钢除淬透性、耐热疲劳性稍差外，其它性能都和5CrNiMo相似HRC44~48CMC04.1适合制造边长≤400mm的中型锤锻模即热切边模3Cr2W8VH211.2581SKD5HB220-255CMC03.11该钢含有较多易形成碳化物的元素铬和钨，具有良好的淬透性，在高温下（600～700℃）时，具有较高的强度和硬度、热疲劳性能，但其强度和塑性较差HRC43~48CMC04.1用于制造高温高压应力下，而冲击负荷不大的凸模和凹模。如制造压铸模、热挤压模、精锻模和有色金属成型模等DIVAR(专利)1.2344HB160CMC03.11极佳的韧性、延展性、淬透性和抗回火软化性能，非常好的高温强度，热处理和表面处理时极佳尺寸稳定性。HRC46~52CMC04.1适合用于压铸模、热锻模、热挤压模等高性能要求的模具。模具材料

——热作模具钢塑料成型模具在工作过程中要承受温度、压力、侵蚀和磨损，并且塑料成型零件又有较高的表面质量及尺寸要求，由此也决定了对塑料模主要成型零件材料的基本要求，具体有：具有足够的强度和表面硬度，以抵抗高压熔融塑料的冲击和磨损。良好的切削加工性能和抛光性能，以保证复杂型腔的加工和模具成型面的粗糙度。热处理变形小，尺寸稳定性好。热稳定性好，热膨胀系数小，以保证塑料件尺寸精度。具有良好的耐腐蚀性，保正塑料件的表面质量及减少抛光费用、延长模具寿命。模具材料

——塑胶模具钢钢种标准出厂硬度CMC分类主要特性使用硬度CMC分类用途说明GB

(中国)ASSAB

(瑞典)AISI

(美国)W-Nr

(德国)JIS(日本)塑胶

模钢具材料45#50#55#1045105010551.11911.12131.1203S45CS50CS55CHB165-225CMC01.2CMC01.3

属于中碳钢，主要化学成分C0．5％，Si0．35％，疲劳性能较好，热处理时无回火，但淬透性较低MnO．8％。与普通轧制材料相比，材质均匀，强度略高。用于制造耐磨性要求高、动载荷及冲击性不大的零件。尤其适用于制造标准注塑模架及模板。3Cr2Mo618P201.2738PDS5预硬HB330~370CMC02.2该钢淬透性好，预硬度达28～32HRC，具有良好的切削加工性能和镜面研磨性能。可进行表面处理，如镀铬、氮化处理等。可热处理至HRC52CMC04.1采用预硬态供货，模具型腔在机加工后不需热处理即可投入使用，主要制造塑料模和低熔点金属压铸模。3Cr2Mo+Ni718P20+Ni1.2738PDS5S预硬HB340~380CMC02.2

Ni-Cr-Mo合金工具鋼，出廠時已熱處理至30-33HRC，具備優良的抛光性、咬花性，也可火焰硬化至52HRC。可热处理至HRC52CMC04.1大型塑胶模具，要求表面光亮，如家电用品、汽仪表板、电脑、音响等热塑性塑胶模。25CrNi3MoAl718HHP21H1.2738NAK80(日本大同特钢牌号)预硬HRC37~41CMC03.22高強度，鏡面效果特佳，放電加工良好，焊接性能佳。良好的加工性和表面光洁度，硬度分布均一。电蚀及境面研磨高性能模具汽车顶灯，冰箱蔬菜盒照明灯等透明件。3Cr13/4Cr13

S136/STAVAX4201.2083SUS420JHB215CMC05.11属于马氏体系不锈钢，具有良好的热处理尺寸稳定性，材质内外均匀，耐蚀性、超级镜面性良好。HRC50~54CMC04.1用于制造超镜面耐腐蚀精密模具，如照相机部件、激光唱盘、透镜、表盖等。3Cr2NiMnMo738P20Modifie1.2738HB320~350CMC02.2预加硬，高纯净度，优良均一性，极佳抛光性及光蚀刻花性用于半透明及需有表面光泽之塑料产品模具钢,大型模具,产品形状复杂及精度高之塑料模用钢。4Cr5MoSiV8407H131.2344SKD61HB200CMC03.11具有较高的强度和硬度、热疲劳性能，但其韧性和塑性稍差，加工性、抛光性及淬透性优良。HRC45~52CMC04.1适用于高镜面、长寿命塑胶模。模具材料

——塑胶模具钢不同模具材料加工中刀片材质使用及切削速度CMC分类粗加工首选刀片材质精加工首选刀片材质01.2，01.3GC4230GC103002.1，02.2GC4230GC103003.11GC4230GC103003.21GC4230GC101003.22GC1010GC101004.1GC1010GC101005.11GC1030GC103009.2GC1020GC101008.2GC1020GC1010加工硬模材质GC1010定位GC1010GC1030CVD牌号HB>330HB:241-330HB:160-240热处理后或预硬：8407，S136，NAK80，P20，718H，738，618，H13，SKD61，SKD11，XW-42，DIVAR，D2，D3，A2，O1……及铸铁或合金铸铁拉延模。未热处理：S136，H13，SKD11，XW-42，DIVAR……C45，C50，C55及大多数其他未热处理模具工件模具加工中工况分类

——良好工况一般来说，对于模具零件中的模坯、成型零件的半精加工，精加工均可归结为良好工况，但仅限于刀具悬伸长径比小于5的情况。在良好工况中一般会选择L或M槽型的刀片，但对于精加工来说，多数情况下会选择L槽型刃口锋利的刀片，以获得较好表面质量。模具加工中工况分类

——正常工况模具零件加工中，对于刀具悬伸长径比小于5倍时的模坯、成型零件的的粗加工、二次开粗、清角加工等归为正常工况，对于刀具长径比大于5倍但小于7倍的半精、精加工等可归为正常工况。对于大部分情况下模具型腔、型芯粗模、模坯加工来说，M槽型为首选，模具加工中工况