模具钢材基础知识加工工艺

第一章、钢的分类一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简洁介绍一下黑色金属、钢与有色金属的根本概念。1、黑色金属是指铁和铁的合金,如铁、生铁、钢和铁合金等,钢和生铁都是以铁为根底,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金,钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金,按含碳量不同可分为:*生铁---2.04.5%,生铁含碳很多,硬而脆,几乎没有塑性；*钢(高炭钢)---0.052.0%,钢具有生铁和熟铁两种优点,为人类广泛利用；*熟铁(低碳钢)---含碳小于0.05%,熟铁软,塑性好,简洁变形,强度和硬度均较低,用途不广生铁是將铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品,主要用来炼钢和制造铸件把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁(液状),把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件。铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用,这些元素对生铁的性能均有肯定的影响。碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),主要存在于铸造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),主要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量适当可提高生铁的强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差的缘由石墨很软,强度低,它的存在能增加生铁的铸造性能；硅(Si):能促使生铁中所含的碳分别为石墨状，能去氧,还能削减铸件的气眼，能提高熔化生铁的流淌性降低铸件的收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆；锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体；在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在,；磷(P)：属于有害元素，但磷可使铁水的流淌性增加，这是由于硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高然而磷的存在又使铁增加硬脆性,优良的生铁含磷量应少,有时为了要增加流淌性,含磷量可达1.2%；硫(S):在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流淌性,顾含硫高的生铁不适于铸造细件铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%()。、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按肯定工艺熔炼,即得到钢；钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢；钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。、有色金属又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等另外在工业上还承受铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等,这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金以上这些有色金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属铂、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等。二、钢的分类钢是含碳量在0.05%-2.0%之间的铁碳合金为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%；钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七种:1 、按品质分类:(1) 一般钢(P0.045%,S0.05%)(2) 优质钢(P、S0.035%)(3) 高级优质钢(P0.035%,S0.03%)2.、按化学成份分类:(1)碳素钢；(2)合金钢。、按成形方法分类:(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。、按金相组织分类:(1)退火状态的；(2)正火状态的；(3)无相变或局部发生相变的。、按用途分类:(1)建筑及工程用钢:(2)构造钢；(3)工具钢；(4)特别性能钢；(5)专业用钢。、综合分类:(1)一般钢；(2)优质钢(包括高级优质钢)。、按冶炼方法分类按炉种分:a、平炉钢;b、转炉钢;c、电炉钢；〔2〕按脱氧程度和浇注制度分:a、沸腾钢;b、半冷静钢;c、冷静钢;d、特别冷静钢。：

其次章、我國鋼號表示方法及各國模具鋼材牌號對照钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言；我国的钢号表示方法,依据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》〔GB221-79〕中规定,承受汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示；即：,Si,Mn,Cr……等；混合稀土元素用“RE〔或“Xt”〕表示。②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般承受汉语拼音的缩写字母表示。③钢中主要化学元素含量〔％〕承受阿拉伯数字表示。GB标准钢号中所承受的缩写字母及其涵义名稱漢字符號字體位置屈服点屈Q大写头沸腾钢沸F大写尾半冷静钢半b小写尾冷静钢镇Z大写尾碳素工具钢碳T大写头滚动轴承钢滚G大写头咼级〔优质钢〕高A大写尾特级特E大写尾、我国钢号表示方法的分类说明碳素构造钢Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成；它的钢号冠以“Q,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值单位是MPa例如Q235表示屈服点〔cs〕为235MPa的碳素构造钢。②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号；A、B、C、D;脱氧方法F表示沸腾钢;b表示半冷静钢;Z表示冷静钢，TZ表示特别冷静钢,冷静钢可不标符号,Z和TZ都可不标；Q235-AFA级沸腾钢；③特地用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，根本上承受碳素构造钢的表示方法，但在钢号最终附加表示用途的字母。.优质碳素构造钢：①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，0.45%的钢，钢号为“45”,它不是挨次号，45号钢；②锰含量较高的优质碳素构造钢,应将锰元素标出,50Mn;③沸腾钢、半冷静钢及特地用途的优质碳素构造钢应在钢号最终特别标出，0.1%的半冷静钢,10b。.碳素工具钢①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混；②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T80.8%;,M6,T8Mn;，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最终加注字母“A”,以示区分,例T8MnA”。．合金构造钢,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，v1.5%时，钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特别状况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV和“12Cr1MoV,前者铬含量为040.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部一样。当合金元素平均含量》1.5%、＞2.5%、＞3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。V、钛TiAL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最终加“A”,以区分于一般优质钢。⑤特地用途的合金构造钢，钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如，30CrMnSi钢钢ML30CrMnS。．低合金高强度钢①钢号的表示方法,根本上和合金构造钢一样。②对专业用低合金高强度钢，16Mn钢,用于桥梁的专用钢种为“16Mnq,汽车大梁的专用钢种为“16MnL,压力容器的专用钢种为“16MnR。．弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者根本上与优质碳素构造钢一样,后者根本上与合金构造钢一样。．滚动轴承钢①钢号冠以字母“G”,表示滚动轴承钢类。②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示。例如GCr15渗碳轴承钢的钢号表示方法,根本上和合金构造钢一样。．合金工具钢和高速工具钢①合金工具钢钢号的平均碳含量>1.0%时,不标出碳含量；v1.0%时，Cr12、CrWMn9SiCr、3Cr2W8V,根本上与合金构造钢一样。但对铬含量较低的合金工具钢钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开Cr06。,只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V。钢号冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。．不锈钢和耐热钢①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr130.2%;假设钢中含碳量＜0.03%或＜0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，00Cr17Ni14Mo20Cr18Ni9等。②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金构造钢对微合金元素的表示方法标出。焊条钢它的钢号前冠以字母“H”,以区分于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”,可以区分于不锈钢“2Cr13”电工用硅钢①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。③钢号尾部加字母“G”者,表示在咼频率下检验的；未加“G”者,表示在频率为50周波下检验的。例如钢DW47表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。电工用纯铁①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的挨次号,DT3②在数字后面所加的字母表示电磁性能:A高级、E特级、C------超级,DT8A三、各種元素對鋼材性能之影響碳(Carbon):存在于全部的钢材,是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度。铬(Chromium):增加耐磨损性，硬度,最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，假设保养不当，全部钢材都会生锈的。锰(Manganese):重要的元素，有助于生成纹理构造，增加结实性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧。钼(Molybdenum):碳化作用剂,防止钢材变脆,在高温时保持钢材的强度,消灭在很多钢材中,空气硬化钢总是包1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。镍(Nickle):保持强度、抗腐蚀性、和韧性。硅(Silicon):有助于增加强度。和锰一样,硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。钨(Tungsten):钒(Vanadium):增加抗磨损力量和延展性。化學成分四、常用國產模具鋼材與各國模具鋼材牌號對照化學成分國產牌號日本牌號美國牌號瑞典牌號CSi MnSNiCrWMoVCr12MoV1SKD11D2XW-411.530.450.400.0112.001.001.00DC53Cr12MoV1.450.300.3011.500.050.20Cr12SKD1D3XW-52.100.3012.00CrWMnSKS31DF-20.900.201.200.700.700.104Cr5MoSiV1SKD61H1384070.381.000.505.001.401.00DH31S4Cr13SUS420420S1360.360.800.500.00513.503Cr2NiMoPDS-5P20+Ni7180.380.351.000.0051.001.800.403Cr2MoPDS-3P206180.350.500.700.010.101.700.4010Ni3MnCuA1W18Cr4VNAK80SKH-2T10.150.750.301.500.300.303.004.0018.000.301.20W6Mo5Cr4V2SKH-9M20.850.300.354.109.103.101.50本廠常用模具鋼材硬度對比火.硬度對比本廠常用模具鋼材硬度對比火

第三章、本廠常用模具鋼材性能對比牌號 200回火400回500回火600回SKD6153245552SKD116158596050DC5361596163DH31S515350VIKINGS-136VIKINGS-1368407575352565252575452585054—在本廠常用模具材料中,DH31S的韧性最好,依次為:8407、SKD61VIKINGS136SKH51DC53SKD11;三強度對比：在本廠常用模具材料中,SKH51強度最好,DC53SKD11VIKING、S136DH31S8407/SKD61;四磨削加工性：在本廠常用模具材料中,SKH5最難進行磨削加工,SKD11DC53S136SKD618407/DH31SVIKING;五、耐腐蝕性：在本廠常用模具材料中,S136耐腐蝕性最好,SKH51DC53SKD11VIKINGSKD61/8407/DH31S;六、拋光性：在本廠常用模具材料中,S136拋光性最好,SKD61/8407DH31SVIKINGSKH51/SKD11/DC53第四章、設計過程中應留意之工藝事項以下針對我們平時一些設計在工藝上未考慮周全處做講解 ：范例一：FSKD61HRC58度,按現有工藝,根本無法做到;-2-295*a、■---■LTA8de-yn8范例二：MAR板需光亮,SKD11料拋光性能不好,SKD61或S136;范例三：