世界模具材料生產(chǎn)的現(xiàn)狀和進(jìn)展22812181

1、 用心專注 服務(wù)專業(yè)世界模具材料生產(chǎn)的現(xiàn)狀和進(jìn)展上海工程技術(shù)大學(xué) 朱祖昌 第十一屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)于今年5.8.5.12.在上海舉辦。這次展會(huì)的參展商來自世界16個(gè)國(guó)家和地區(qū)，參展單位近1200家。這次展會(huì)繼續(xù)保持著模具專業(yè)展世界第二和亞洲第一的地位。吸引了約11.8萬多來自30個(gè)國(guó)家和地區(qū)的觀眾。 現(xiàn)代工業(yè)，模具領(lǐng)先。模具工業(yè)水平的高低已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。近年來，隨著汽車和IT工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)模具工業(yè)得到快速的發(fā)展，2005年模具銷售額達(dá)610億元，模具出口達(dá)7.38億美元，同比增長(zhǎng)達(dá)25和51。因此，展覽會(huì)的舉辦是對(duì)我國(guó)模具工業(yè)技術(shù)發(fā)展的大檢閱，也是國(guó)際和國(guó)

2、內(nèi)模具制造新技術(shù)發(fā)展和交流的大舞臺(tái)。 作為模具工業(yè)重要物質(zhì)基礎(chǔ)的模具材料在本屆展覽會(huì)上也充分展示了其重要性。展會(huì)共設(shè)有30家模具材料的展臺(tái)，分別來自美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、瑞典、韓國(guó)和我國(guó)。同時(shí)，在展會(huì)期間舉辦的技術(shù)交流會(huì)共有27場(chǎng)，其中模具材料的講座就有6場(chǎng)?？梢?，世界制造模具鋼的許多廠商都十分看中中國(guó)的市場(chǎng)。除了大家已熟悉的ASSAB、大同和日立等企業(yè)外，法國(guó)的Arcelor Group，Aubert & Dural，德國(guó)的KIND & Co，Edelstahl 和韓國(guó)的昌原（Chang Won Specialty Steel）都在采取果斷措施進(jìn)入中國(guó)。本文將對(duì)本屆展覽會(huì)上

3、參展的生產(chǎn)模具材料工廠的現(xiàn)狀和進(jìn)展情況加以闡述。 1、Arcelor Group（阿賽洛集團(tuán)）： 法國(guó)阿賽洛集團(tuán)是世界上最大的鋼材生產(chǎn)集團(tuán)之一，該集團(tuán)2006年6月已與俄羅斯的 Severstal 集團(tuán)合并成為世界上最大的鋼鐵企業(yè)。Indussteel 鋼廠是Arcelor集團(tuán)的主要成員。現(xiàn)在有三個(gè)生產(chǎn)基地，分別設(shè)于法國(guó)和比利時(shí)。Creusot 的Schneider 工廠成立于1836年。該廠具有先進(jìn)齊全的生產(chǎn)設(shè)備，擁有200T 100MVA的電爐，經(jīng)VAD和VOD真空精煉，澆鑄成鋼錠或壓鑄和連鑄。能生產(chǎn)厚度達(dá)950mm的板材，并確保均勻材質(zhì)和性能穩(wěn)定，生產(chǎn)鋼材的70用于出口。在全球市場(chǎng)中模具

4、鋼和工具鋼板材的市場(chǎng)占有率2003年占22，生產(chǎn)量為65000 T 。該廠生產(chǎn)的熱作模具鋼有1.2343，1.2344，1.2767和AH61，供給的尺寸寬度2000mm，厚度300mm；冷作模具鋼有1.2842，1.2510，1.2363，1.2379和 Tenasteel ，其寬度與上相同，厚度150mm；塑料模具鋼有預(yù)硬300HB的P20 （1.2311，1.2312）1.2738和 Superplast 300；預(yù)硬400HB的有1.2714和Superplast 400。供應(yīng)的尺寸厚度都為800mm，寬度分別為2500mm和2000mm。 該廠新發(fā)展的熱作模具鋼；冷作模具鋼和塑料模具

5、鋼有AH61；Tenasteel和Superplast系列鋼，主要分別介紹如下。 11AH-61優(yōu)質(zhì)熱作鋼：它是專為鋁壓鑄模所設(shè)計(jì)，可以避免使用時(shí)的熱磨損和熱疲勞發(fā)生龜裂從而提高模具使用壽命。材料的化學(xué)成分列于表1，其硫磷含量為0.001%和0.008%，相應(yīng)非金屬夾雜物控制在極低水平，當(dāng)然很好的改善了韌度和高溫強(qiáng)度。鋼材以退火態(tài)供貨，均勻和細(xì)小的晶粒的顯微組織使熱處理后晶粒保持細(xì)小，碳化物的均勻分布和相對(duì)低的偏析。 該鋼的奧氏體化溫度為10201050，加熱應(yīng)緩慢，保溫時(shí)間為1min/mm。 淬火時(shí)要有足夠的冷速，防止鐵素體F和貝氏體B的生成，對(duì)薄小工件實(shí)行高壓氣淬，對(duì)大厚工件需采用油淬達(dá)到

6、要求的硬度，并同時(shí)避免變形和開裂，注意在5070區(qū)間應(yīng)停止冷卻。 淬火后的回火分兩次進(jìn)行：第一次回火在500550范圍，應(yīng)在淬火后立即進(jìn)行，到溫后保持2小時(shí)；第二次根據(jù)需要硬度選定，維持2小時(shí)。 表1 AH61和Tenasteel鋼的化學(xué)成分 鋼號(hào) C Si Mn Cr Mo V S P 其它 AH61 0.40 1.00 0.35 5.00 1.30 0.90 0.001 0.008 Tenasteel 1.00 0.35 7.50 2.60 0.30 Ti 1.2 Tenasteel冷作模具鋼：是一種新型更通用的工具鋼，具有高的強(qiáng)度、韌度和耐磨性，并具較好的機(jī)加工和抗熱氧化性。采用電爐和真

7、空精煉技術(shù)?；瘜W(xué)成分見表1，相應(yīng)降低了C和Cr含量，另外加入Ti和Nb使碳化物細(xì)小均勻，加入MO以得保持耐磨性能。鋼材具有相當(dāng)?shù)偷碾s質(zhì)含量，潔凈度有所提高。 鋼材的退火硬度255HB，在1050奧氏體下冷卻后經(jīng)二次回火后得到的性能列于表2，相應(yīng)的韌度指標(biāo)接近于X160CrMoV12(相當(dāng)于Cr12MoV)的兩倍，刀具使用壽命可增加25%以上。淬火冷卻最好是真空氣淬，或在250350的鹽浴爐中進(jìn)行，形狀簡(jiǎn)單的工件才采用油淬。淬火后立即緩慢冷至80，待完全均勻后緩慢加熱至室溫，可使殘余奧氏體的量減少，硬度壇加，這種冷處理可適用于簡(jiǎn)單形狀工件。 表2 Tenasteel的性能改善 退火 硬度 加熱

8、溫度 兩次回 火溫度 熱處理 后硬度 韌 度 TENASTEEL X160CrMoV12 255HB 1050 525 60/62HRC 20J/cm2 12 J/cm2 550 59/61HRC 30 J/cm2 15 J/cm2 575 58/60HRC 35 J/cm2 19 J/cm2 1.3 Superplast 400：它是一種高硬度（出廠硬度為380HB）預(yù)硬塑料模具材料，特別適用于承受高擠壓力和沖擊力的模具，鋼材具有好的加工性能和優(yōu)異的焊接性能。板材在20mm至600mm厚范圍內(nèi)，硬度確保于360400HB內(nèi)，鋼材的屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度為1150和1250MPa，延伸率10%，鋼

9、材的雜質(zhì)含量非常低，尤其是氧，保證了高的潔凈度，適合于鏡面拋光。適合于制作熱塑性塑料的注塑和擠壓模具等。 2、Aubert & Dural（奧伯杜瓦公司） 它是世界上生產(chǎn)合金、錳、鎳合金領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的Eramet（埃赫曼）冶金礦業(yè)集團(tuán)的成員之一。公司能夠設(shè)計(jì)、制造、加工和銷售特殊鋼、鋁合金和鈦合金等，同時(shí)與集團(tuán)內(nèi)的愛和高速鋼公司（Erasteel）一起共同開發(fā)和生產(chǎn)范圍廣的鋼種。公司擁有4070噸電弧爐，中間包精煉爐，真空脫氧設(shè)備，真空感應(yīng)熔煉爐（VIM）12噸，25噸電渣重熔精煉爐（ESR），3噸真空重熔精煉爐（VAR）等熔煉設(shè)備；鍛造設(shè)備主要有12004500噸的連續(xù)鍛造機(jī)械和4500

10、6500噸模鍛機(jī)；HIP設(shè)備（1200mm）；熱處理設(shè)備有長(zhǎng)200 mm至21米的淬火回火爐，能處理數(shù)kg至20噸的產(chǎn)品部件。 Aubert & Dural公司生產(chǎn)的熱作模具鋼，塑料模具鋼，冷作模具鋼和玻璃模具鋼有ADC3，SMV3，SMV4，DH13，MEK4，DH13，SMV3，X13T6，XDBD，X15TN，APXV和SRV2，SANCY2，APXV，X25V，這些鋼種中的ADC3和MEK4介紹如下： 2.1 ADC3：是該公司的專利鋼種，也可表示成X36CrMo V5-1，出廠硬度為235HB,常用的硬度為（4350）HRC，具有高的抗熱龜裂和高韌度、高耐磨性。材料鍛造溫度為

11、1000/1150。退火溫度為830,保持后緩冷。淬火處理工藝如下：首先預(yù)熱700，然后升溫至990，在26 bar N2下快速冷卻，或急速冷至280鹽浴爐中然后空冷至室溫，（兩種冷卻方法按工件尺寸確定）。回火操作在550先施行第一次回火，然后按工件要求在550650間選定,進(jìn)行第二次回火，適用于高要求的大型Al合金，Mg合金的壓鑄模具和Al合金擠壓模具。模具適合進(jìn)行滲氮處理使表面達(dá)1000 HV的硬度。同時(shí)模具可以進(jìn)行預(yù)熱下的焊接和現(xiàn)場(chǎng)的焊接。 2.2 MEK4：相當(dāng)于德國(guó)鋼號(hào)1.8523,或表示成40CrMoV13-9，公開的成分為：C 0.40%，Cr 3.00%，Mo 1.00%和V

12、0.20%。鋼材的相變點(diǎn)為：Ac1 795，Ac3 835，它通常在預(yù)硬條件下供貨，硬度為400HB（Rm為1400N/mm2），具有良好的加工性能，它具有好的韌度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性?？捎糜谥圃焖芰夏＞?，光蝕刻花性好，模具可進(jìn)行滲氮處理，表面達(dá)800HV的硬度。 對(duì)于以退火態(tài)的供貨材料進(jìn)行淬火處理工藝為:預(yù)熱700，奧氏體化溫度920，冷卻條件為：空冷或氣體加壓淬火，根據(jù)零件形狀可采用油冷?？蛇m合于制作輕合金壓鑄模具和大型錘鍛模具等。 該公司正在研究壓鑄用最佳熱作模具鋼SDC，目前未見相關(guān)資料。 3、KIND & Co公司 KIND & Co公司的Edelstahl werk

13、（特殊鋼工廠）成立于1888年，積累了百余年生產(chǎn)精煉工具鋼的經(jīng)驗(yàn)和不斷改進(jìn)及發(fā)展的生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)品日益滿足顧客對(duì)高品質(zhì)的要求，公司專門研發(fā)和生產(chǎn)高級(jí)熱作模具鋼，塑料模具鋼，不銹鋼和玻璃模具鋼等。工廠擁有兩臺(tái)電渣重熔爐（25T）和進(jìn)行三維鍛打的1000T，2000T鍛壓設(shè)備。2001年購(gòu)置了歐洲最先進(jìn)的13 bar真空淬火爐，工作室尺寸為1500×1000×1000 mm，最大加載質(zhì)量為2500kg。2003年購(gòu)置了滲氮爐，工作室尺寸為1500×1000×1000 mm,最大加載重量為3500 kg。為此，能對(duì)高級(jí)模具鋼提供特定要求的熱處理來獲得最佳性能。

14、該公司主要生產(chǎn)的熱作模具鋼、塑料模具鋼、和玻璃模具鋼等。前者主要有USN（1.2343,X38CrMoV5-1）,USD(1.2344,X40CrMoV5-1),USNS(1.2347,X40CrMoVS5-1),RPU(1.2367,X38CrMoV5-3),MAK(1.2567,X30WCrV5-3),MA(1.2581,X30WCrV9-3),HWD(1.2678,X45CoCrWV5-5-5),RPCo(1.2885,X32CrMoCoV3-3-3),RM10Co (1.2888,X20CoCrWMo10-9), HMoD(1.2889,X45CoCrMoV5-5-3)和TQ1（專利鋼

15、種）；塑料模具鋼除一些熱作模具鋼和相當(dāng)于P20的鋼外,還有RF（1.2083,X42Cr13）,CRS(1.2085,X33CrS16),CMR(1.2316, X36CrMo17),N400(1.2767,X45NiCrMo4)和專利鋼種Plast 1等；玻璃模具鋼有USN(1.2343,X38CrMoV5-1),ZF2(1.2782,X16CrNiSi25-20)和FAM（1.2787,X23CrNi17）等，本文主要介紹TQ1和 Plast 1。 3.1 TQ-1 TQ-1是KIND & Co公司的專利高級(jí)模具鋼。其合金元素的含量設(shè)計(jì)按優(yōu)化組合和按最新的熔煉和鍛造制作技術(shù)，經(jīng)合理

16、的熱處理工藝處理后能獲得 高的韌性和很高的高溫強(qiáng)度的結(jié)合并具高的抗熱疲勞、熱沖擊開裂和高溫耐磨性。從而能可靠地增加模具壽命。適合于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜和大型的精密壓鑄模具，并可用來制造擠壓模具，鍛模和熱變形模具。 該鋼的化學(xué)成分列于表2，它是一種Cr-Mo-V合金模具鋼，在測(cè)試溫度600和水冷條件下的熱沖擊試驗(yàn)中，經(jīng)6000次后裂紋長(zhǎng)度僅為1.2367鋼的1/2左右和1.2343(H11)鋼的1/3左右,由此可見TQ-1鋼的韌性提高是很明顯的. TQ-1鋼的退火工藝溫度為820840，經(jīng)46 hr后爐冷，退火后硬度220HB。其去應(yīng)力退火工藝為：650經(jīng)24 hr后慢冷。淬火工藝為：10101020奧

17、氏體化，經(jīng)保溫后空冷，或在約540的浴槽中冷卻,或在油或聚合物介質(zhì)中冷卻，或在油或聚合物介質(zhì)中冷至230280取出，或采用真空氣淬，淬火后硬度約54HRC；回火工藝為：溫度范圍為540680按使用硬度選定，為提高韌度需回火3次。該鋼可以進(jìn)行氮化，對(duì)壓鑄模具按特定工藝, 不出現(xiàn)化合物層從而不出現(xiàn)對(duì)熱交換的影響。 3.2 Plast 1 Plast 1是King & Co公司的專利塑料模具鋼，屬具有極高耐蝕性，極好的機(jī)加工性和尺寸穩(wěn)定性，還具有好的導(dǎo)熱性能，焊接性,耐磨性和韌度。常以預(yù)硬態(tài)供貨，硬度約320HB。該鋼的化學(xué)成分列于表2中，屬含Mn的鉻不銹鋼。 該鋼和1.2085鋼相比,可加

18、工性、耐蝕性、韌度和可焊接性均有不同程度的提高，但其拋光性與1.2085鋼相當(dāng)。 4. Schmiede werke Gröditz GmbH(德國(guó)葛利茲鋼廠) 該廠專注于塑膠模具鋼、熱作模具鋼、冷作模具鋼、不銹鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)，下設(shè)7個(gè)分廠，工廠擁有高容量的電弧爐，鋼錠重量可達(dá)140噸，電渣重熔工廠的最大鋼錠質(zhì)量為84噸，最大直徑達(dá)1600mm，并具有最高的純凈度滿足工業(yè)上高技術(shù)的要求。作為全球性的跨國(guó)企業(yè)，葛利茲有17個(gè)區(qū)域性的辦事機(jī)構(gòu)和代理機(jī)構(gòu)。 該廠生產(chǎn)的塑料模具鋼除P20，420等常規(guī)的以外，有XPM36， XPM40HH，Tiger Mould和GESTSO等。生產(chǎn)的

19、熱作模具鋼有ED1.2343,1.2344,1.2344Victory ESR,1.2347,1.2767,1.2606和1.2885等。冷作模具鋼有1.1545,1.2080,1.2363,1.2365,1.2379,1.2601,1.2436,1.2510,1.2550,1.2842等。本文僅介紹XPM36和1.2344 Victory ESR兩種。 4.1 XPM36 該鋼的化學(xué)成分列于表3。其特性如下：模具橫截面上硬度均勻；很好的拋光性能和機(jī)加工性能；大大增加導(dǎo)熱率；具有高的韌度；可以適用于氮化，鍍鉻和刻花；改進(jìn)了的可焊性。供貨條件為經(jīng)淬火和二次回火處理，硬度值為（3236）HRC或（

20、3640）HRC（與使用條件相關(guān)）。該廠供給的棒料尺寸可至1300mm，板塊厚度可達(dá)1000mm。其熱成形溫度為1100850；退火溫度為710740；淬火溫度為870890；回火溫度在600680內(nèi)按硬度選定。材料的顯微組織為細(xì)的貝氏體。 適用于厚度大于400 mm的塑料模具，電視機(jī)殼和后壁的模具，儀器儀表外殼、控制板和大型殼體部件的模具。 表3 葛利茲1.2344和XPM36鋼的化學(xué)成分 鋼號(hào) C Si Mn P S Cr Mo V Ni 其它 1.2344 0.38/ 0.42 0.80/ 1.20 0.30/ 0.50 0.025 0.005 4.80/ 5.50 1.20/ 1.50

21、 0.90/ 1.10 XPM36 0.23/ 0.29 0.40 1.40/ 1.70 0.025 0.005 1.20/ 1.80 0.30/ 0.70 0.90/ 1.20 特加元素 4.2 W 1.2344 Victory ESR 該鋼化學(xué)成分見表3。其特性如下：好而均勻的加工性和拋光性；高的塑性和韌度，并且所有方向都具有極好的塑性和韌度；在低和高的溫度下都具好的抗磨粒磨損能力；優(yōu)良的整體淬硬性；好的高溫強(qiáng)度和抗疲勞能力；淬火變形小。材質(zhì)潔凈度（按ASTM E45方法A）硫化物0.5，氧化物、硫酸鹽和球狀氧化物均1。 該鋼出廠硬度為229HB，也可按要求以調(diào)質(zhì)態(tài)供應(yīng)。使用硬度為（305

22、5）HRC。其熱成形溫度為1100900，退火溫度為820840，淬火溫度10201050，回火溫度為520700按需要硬度確定，退火組織按“退火熱作模具鋼顯微組織圖”評(píng)級(jí)鑒定。 材料適用于制造A1,Mg,Cu合金的壓鑄模具和擠壓模具，也適用于要求高硬度、耐磨和拋光性的塑料模具。 5、大同特殊鋼株式會(huì)社 大同特殊鋼公司的英文名稱為Daido Steel Co.,Ltd.。1916年設(shè)立電氣制鋼所（株）開始生產(chǎn)合金鋼和工具鋼，1921年成立大同制鋼株式會(huì)社。1916年工廠生產(chǎn)采用的1.5T Heroult型電弧爐，是日本最古老的一種煉鋼爐，已于1988年由美國(guó)金屬學(xué)會(huì)（ASM）命名為世界上第59

23、個(gè)ASM歷史性標(biāo)志（列日本第二）。大同特殊鋼經(jīng)過90年的發(fā)展，現(xiàn)在在特殊鋼鋼材，電子材料，汽車零部件，產(chǎn)業(yè)機(jī)器零部件，工程設(shè)備和新材料等六個(gè)領(lǐng)域日益顯示出其強(qiáng)大的實(shí)力。它在日本擁有17個(gè)設(shè)備完善的工廠和一個(gè)技術(shù)研究開發(fā)中心。 在熔煉上，大同特殊鋼與新日本制鐵（株）和法國(guó)Usinor-Sacilor一起共同開發(fā)了DC電弧爐（DC arc furnace）,它能減少閃爍50%,能提供大功率和實(shí)現(xiàn)高速熔化，減小能量消耗和降低生產(chǎn)成本。大同特殊鋼已建立了潔凈鋼制造系統(tǒng)ELVAC，據(jù)稱列世界第一綜合鋼鐵制造過程。它包括電弧爐熔煉，鋼包精煉，真空脫氣和連續(xù)鑄造，其核心是鋼包精煉LF（Ladle Furna

24、ce Refining）,采用大同自行開發(fā)的第二代精煉過程。大同已開始用新發(fā)展的結(jié)合了RH真空脫氣系統(tǒng)的AOD爐（Argon-Oxygen Decarburizing）精煉生產(chǎn)潔凈不銹鋼。大同還采用TEKISON多過程（multi-cycle）軋制系統(tǒng)生產(chǎn)高精度的所有尺寸規(guī)格的棒材（中小規(guī)格），使工具鋼產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)尺寸連續(xù)可調(diào)軋制。 大同在日本除擁有可靠控制的VAR（Vacuum Arc Remelting）、ESR設(shè)備外，還擁有能重熔鈦及其合金的PPC爐(Plasma Progressive Casting Furnace)。大同提供的特殊鋼產(chǎn)品有軸承鋼、不銹鋼、工具鋼，此外還有高合金和鈦合金等

25、。其高端產(chǎn)品還有獲得世界三大航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠產(chǎn)品材料認(rèn)定的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸,具有制作卓越耐熱性、耐磨性的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸高速軸承產(chǎn)品，為下一代磁懸列車提供螺釘和內(nèi)部零件開發(fā)的兼具非磁性、高強(qiáng)度和耐腐蝕材料和具有廣闊應(yīng)用前景的具有高強(qiáng)度和耐蝕抗力的Ni-Ti形狀記憶合金。 大同特殊鋼生產(chǎn)的冷作模具鋼、有YK30、YK4、GOA、GO4、GO5、GO40F、GM2、DC53和 DC11；熱作模具鋼有DHA、DHA1、DHA2、DH2F、DH62、DH21、DH31-S、DH4、DH41、DH71、DH32、GFA和GF78；塑料模具鋼有PXZ、PDS3、PX4、PX5、NAK55、NAK80、S-st

26、ar、G-star、E-star、和MASIC等。本文主要介紹DHA-1和一些塑料模具鋼。 5.1 DHA-1 大同特殊鋼稱DHA-1為耐磨性、抗疲勞性優(yōu)質(zhì)的熱作模具鋼；稱專利鋼種DH31-S（super）為高壽命熱作模具鋼；DHA為美國(guó)Ford公司推薦標(biāo)準(zhǔn)AMTD-DC2010上介紹的鋼種，它們相應(yīng)的化學(xué)成分列表5 中。 表5 大同一些熱作模具鋼的化學(xué)成分 % 鋼號(hào) C Si Mn Cr Mo V P S DHA 1 DHA DH31-S 0.32/0.42 0.39 0.80/1.20 1.1 0.50 0.4 4.50/5.50 5.0 1.00/1.50 1.2 0.80/1.20 0

27、.6 0.030 0.030 DHA-1鋼的特點(diǎn)有細(xì)小球狀碳化物均勻分布；優(yōu)良的淬透性；抗高溫回火軟化性強(qiáng)；優(yōu)質(zhì)的耐高溫沖擊和熱疲勞性和好的抗高溫熔損性。該鋼的鍛造溫度為1100900,退火溫度為820870,緩冷，退火硬度229HB；淬火溫度為10001050,空冷；回火溫度為550650，空冷。淬火回火后硬度53HRC。相應(yīng)的相變點(diǎn)為：Ac為847918；Ar為769725；1030奧氏體化后的Ms為320。 該鋼1050奧氏體化油冷的淬火硬度可達(dá)55HRC，此時(shí)的夏氏沖擊值保持在較高水平（經(jīng)600 1 hr回火）；淬火后在560回火1hr硬度能達(dá)到峰值，接近55HRC，經(jīng)600回火1 h

28、r硬度為50HRC左右。（以上數(shù)據(jù)僅對(duì)一定尺寸試樣而言，供參考）。 該鋼可施行570×3 hr的鹽浴滲氮處理，可使表面硬度高達(dá)1100HV（載荷300g）。 DH31-S鋼的淬透性，耐熱疲勞開裂性和耐熱熔模性均高于DHA-1。按介紹資料估算，DHA-1鋼1030奧氏體化，150mm圓棒空冷可淬得馬氏體組織；對(duì)DJ31S鋼同樣條件可達(dá)200mm左右。該鋼退火后硬度235HB，切削加工性相對(duì)SKD61稍有降低。 5.2大同的塑料模具鋼 塑料模具鋼可分為預(yù)硬系和淬火回火系兩類。預(yù)硬系材料是生產(chǎn)廠將材料經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理至30HRC和40HRC的硬度，模具制造商對(duì)之進(jìn)行加工成塑料模具后直接予以使用

29、。人們最熟悉的預(yù)硬態(tài)模具材料是P20和718兩種。對(duì)大同特殊鋼生產(chǎn)的預(yù)硬系材料按合金系分為S-C系，SCM系，SUS系，3%Ni的析出硬化系，熱作模具鋼（SKD）系幾種。分別對(duì)應(yīng)于1055碳素鋼的PXZ鋼；對(duì)應(yīng)于4145的PDS3和常用P20改良品種PX4、PX5；對(duì)應(yīng)于X36CrMo17的 G-Star和對(duì)應(yīng)于SUS630改良的析出硬化鋼E-Star；3%Ni的析出硬化系鋼有NAK55、NAK80；SKD系的鋼號(hào)為DH2F。大同特殊鋼生產(chǎn)的淬火回火系塑料模具鋼有熱作模具鋼DHA1（使用硬度4550HRC）和AISI D2改良品種DC53和PD613（使用硬度分別為6062HRC和5661HR

30、C）；另外有對(duì)應(yīng)于SUS 420改良的S-Star（使用硬度為5053HRC）。 PX4是硬度為3033HRC的預(yù)硬化鋼，適用于一般樹脂和大批量生產(chǎn)的模具材料。它通過真空脫氣處理，組織的均勻程度好，材料表面中心的硬度分布均勻性比P20等提高。其切削加工性和鏡面精加工性在30HRC級(jí)的材料中最為良好。它以焊接開裂敏感性低的成分平衡進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善了焊接性，有介紹即使省略預(yù)熱和焊后加熱或不過只在200進(jìn)行，也不易出現(xiàn)焊接開裂。PX5與之相當(dāng)。 NAK55和NAK80是0.1C-3Ni-1Cu-1Al析出硬化型鋼，前者加S，具有良好切削加工性,后者未加S,具有良好的鏡面加工性和放電加工性.同屬3743

31、HRC的預(yù)硬化鋼，經(jīng)特殊熔煉生產(chǎn)，潔凈度高，性能穩(wěn)定。兩者具有良好的焊接性,在焊接部位硬度起先出現(xiàn)下降，焊接后經(jīng)500×5hr的時(shí)效處理和風(fēng)冷后，其硬度值和熱影響區(qū)的硬度值均與基材的硬度相同。該鋼經(jīng)520 5 hr的氣體軟件氮化后，其表層硬度可達(dá)750HV，從而能提高服役壽命。 S-Star是具超鏡面性、高硬度和耐腐蝕的馬氏體型不銹塑料模具鋼，經(jīng)特殊熔煉而成，其化學(xué)成分為0.38C-0.9Si-13.5Cr-0.1Mo-0.3V，其交貨硬度可在229HB下或在（3034）HRC預(yù)硬狀態(tài)下。經(jīng)機(jī)加工后的最終熱處理為：經(jīng)500和800兩次預(yù)熱后加熱至10201070奧氏體化，然后油冷、空

32、冷或氣淬，淬火硬度可達(dá)56HRC，回火視耐蝕性或硬度要求在200400或490510范圍進(jìn)行，一般要求2次，回火后空冷，達(dá)53HRC左右，也可進(jìn)行冷處理。適合于制造照相機(jī)機(jī)身、唱片、透鏡和表殼的塑料模具。 6、日立金屬株式會(huì)社 日立金屬株式會(huì)社的英文名為Hitachi Metals,Ltd,.1956年（昭和31年）設(shè)立，接受加工的五個(gè)工廠有戶田（Tobata）、深川(Fukagawa)、桑名(Kuwana)、若松(Wakamatsu)和安來(Yasugi)。其中安來工廠前身的安來制鋼所起始于1899年成立的云伯鐵鋼合資會(huì)社，1915年擴(kuò)大發(fā)展成為制造高速鋼和高級(jí)特殊鋼的專業(yè)工場(chǎng)。 發(fā)展至今的

33、日立金屬株式會(huì)社的產(chǎn)品涵蓋電子、汽車、機(jī)械、建筑和環(huán)境等領(lǐng)域，如IT部品和材料，磁性應(yīng)用部件，平板顯示屏，計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體集成電路器件，汽車零部件和材料，環(huán)保系統(tǒng)產(chǎn)品，航空航天和核電工業(yè)材料等。 日立金屬生產(chǎn)的冷作模具鋼除去高速鋼、 Co高速鋼、粉末高速鋼和基體高速鋼外,有SLD（相當(dāng)于Cr12MoV），SLD-Magic，SLD-8，APK-1，CRD，YCS3，SGT，ACD37和火焰淬火鋼HMD1，HMD5。熱作模具鋼有DAC（SKD61），DBC（SKD62），YEM（SKD7，為3Cr3Mo系），專利鋼種YEM-K（3 Cr系），含W熱作模具鋼HDC，YDC，MDC（對(duì)應(yīng)SKD5，SK

34、D4，SKD8），此外DAC系列鋼還有DAC10，DAC55和DAC3以及FDAC等。塑料模具鋼有HPM1（P21改進(jìn)型，快削型）HPM50（P21改進(jìn)型）；HPM7（P20改進(jìn)型）HPM2（P20改進(jìn)型，快削型）；HPM38（SUS 420J2改進(jìn)型），HPM77（SUS420J2改進(jìn)型，快削型）；PSL（SOS630改進(jìn)型）和FDAC（SKD61快削型），還有含CrNiAl元素的析出硬化鋼CENA1，以上屬預(yù)硬型塑模鋼，硬度為30HRC的和40HRC的兩種。淬火回火型塑模鋼除時(shí)效處理鋼，粉末高速鋼和基體高速鋼外，主要有HPM38和HPM38S（SUS420J2改進(jìn)型，硬度為5055HRC）

35、，HPM31（SKD11改進(jìn)型，硬度為5660HRC），ZCD-M（SKD11改進(jìn)型，硬度為6063HRC）和ZDP4（高合金粉末模具鋼，硬度為6065HRC）。鋼種中HPM為high quatity plastil Mold steels縮寫。 本文介紹冷作鋼SLD-Magic，熱作鋼DAC55和塑模鋼HPM38。 6.1冷作模具鋼SLDMagic: 它是具有高服役壽命和易于加工的新一代模具鋼,具有以下特性：與SLD8鋼（為SKD11改進(jìn)型的8%Cr鋼）比，其耐磨性在62HRC時(shí)可提高35%；加工切削性比上述鋼提高35%；韌度與上述鋼相當(dāng)，比SKD11有提高；熱處理變形比上述鋼可降低約40%

36、，形狀誤差改善；表面處理性能改善，進(jìn)行TD，CVD等處理后,處理層的結(jié)合性提高30%；上述8%Cr和10%Cr鋼由于碳化物量減少，雖然改善切削加工性，但耐磨性和耐咬合性比SKD11差。本材料與SKD11相當(dāng)，同時(shí)韌度有提高，這樣模具壽命會(huì)較大幅度增加；使用后尺寸改變小，與SKD11相當(dāng)，經(jīng)熱處理后進(jìn)行低溫回火或冷處理、穩(wěn)定化處理后尺寸改變更小；由于對(duì)碳化物形態(tài)進(jìn)行控制,與SKD11相比，疲勞強(qiáng)度提高。 該鋼的退火硬度255HBW。淬火加熱溫度10101040，施行空冷淬火，淬火硬度可達(dá)64HRC。回火溫度：低溫回火在150250進(jìn)行，然后空冷，或在480530進(jìn)行,然后空冷,獲得58HRC硬度

37、, 注意，這時(shí)會(huì)在500回火時(shí)出現(xiàn)硬度峰值，一般會(huì)達(dá)6062 HRC。 6.2熱作模具鋼DAC55 DAC是A1，Zn壓鑄用最廣泛應(yīng)用的材料，具有優(yōu)良的強(qiáng)度、韌度和耐熱性的熱作模具材料。近年來向高韌度和等方向性（Isotropy）發(fā)展。DAC55屬高性能壓鑄模具鋼，具有更長(zhǎng)的使用壽命和中大型模具適用的高淬透性，耐熱疲勞性和韌度高的5%Cr系列材料。 材料的特點(diǎn)：耐熱疲勞裂紋性優(yōu)良；可在5053HRC的高硬度下使用；耐裂紋擴(kuò)展性優(yōu)良；高的高溫強(qiáng)度；高的淬透性。應(yīng)用場(chǎng)合：中大型壓鑄模具，精密壓鑄模具和擠壓型壓鑄模具。 熱處理?xiàng)l件：淬火加熱溫度10101030,急冷；回火溫度550640；使用硬度：

38、4353HRC。當(dāng)1020淬火時(shí)在550500范圍出現(xiàn)二次硬化峰值，破度可達(dá)53HRC。注意淬冷速度與 氏沖擊值密切有關(guān)，可查相關(guān)曲線圖。 模具推薦使用硬度：當(dāng)耐熱裂為主時(shí)（如小件，擠壓型模具）采用5053HRC；一般條件下為4650HRC；當(dāng)以韌度為主時(shí)，則選4346HRC較合適。 6.3 HPM38 HPM38 是13Cr系含Mo不銹鋼，經(jīng)過特殊熔煉制成，最適合于要求高硬度，耐腐蝕和鏡面加工性高的塑料模具。 HPM38的特點(diǎn)主要有：鏡面加工性優(yōu)良；比SUS 420 J2具有更好的耐蝕性，可以不鍍鉻條件下使用；熱處理變形極小，適用于精密模具；在預(yù)硬狀態(tài)下（2933HRC）下供貨，可以直接使用

39、。使用場(chǎng)合為：一般透明制品用模具，如透鏡、化妝品外殼；添加阻燃劑的樹脂模具，如家電用品，辦公用品，通訊器件的模具；不能進(jìn)行鍍鉻的模具，如食品容器和醫(yī)療器械的模具。 對(duì)鏡面加工性要求更高的模具可應(yīng)用HPM38S鋼，其潔凈度比HPM38更高，可適合于表面粗糙度0.01µm以下的模具，如用于制造光碟和非球面透鏡的模具，其使用硬度為5055HRC。HPM38也可在該硬度下使用，適合制作CD外殼、醫(yī)療器械，食品容器模具等。 HPM38的熱處理?xiàng)l件：淬火加熱溫度10001050，空冷；回火溫度200500，空冷；硬度可達(dá)5055HRC。它在52HRC條件下，屈服強(qiáng)度1618MPa，抗拉強(qiáng)度191

40、2Mpa，延伸率為13%，斷面收縮為35%。 7、高周波鋼業(yè)株式會(huì)社 高周波鋼業(yè)株式會(huì)社的英文名稱為Nippon Koshuha steel Co.,Ltd.,原來為日本高周波重工業(yè)（株）于1936年1月設(shè)立，1950年5月成立日本高周波鋼業(yè)（株）。它作為神戶制鋼所集團(tuán)的一個(gè)成員，主要從事高級(jí)特殊鋼和超合金的制造和銷售，鑄鐵制品的制造和銷售，模具工具的制造和銷售，生產(chǎn)的鋼種有軸承鋼、高速鋼、合金工具鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、馬氏體時(shí)效鋼，碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼和高級(jí)特殊鋼，超合金材料有鐵基、鈷基和鎳基的材料，此外還有恒彈性材料和電磁材料等。 特殊鋼生產(chǎn)主要在富山制造所（Toyama Pl

41、ant）,擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)行先進(jìn)的工程管理,滿足多樣化和高性能化需求。熔煉設(shè)備有40T 和10T的弧光電爐，爐外精煉爐，真空脫氣，真空感應(yīng)爐、高頻感應(yīng)爐和ESR爐等。鍛造設(shè)備有600T，1500T和3000T高速油壓設(shè)施。熱處理設(shè)備有線材、棒材的連續(xù)的正火爐和真空爐等。 高周波鋼業(yè)的冷作模具鋼有K3M，KS3，KRCX，F(xiàn)H5，KD11，KD11S，KD12，KD31T和KPS6。熱作模具鋼有KTV，TD3，KDA，KDB，KDA1，KDA1S，KDAMAX，KDF，KDF4和UH660。塑料模具鋼有KPM1，KPMAX，KPM30，KAP65，KAP88，420M，KAP90和SM3。

42、 本文介紹KD11S，KDAMAX和KPM30。 7.1 KD11S冷作工具鋼 KD11S是具有優(yōu)良切削加工性的常用新型冷作工具鋼，保持了SKD11鋼的基本特性的專利鋼。切削性能的提高主要因?yàn)榭刂屏颂蓟镄螒B(tài)，從而能延長(zhǎng)切削工具的壽命和提高機(jī)加工效率，如對(duì)銑床加工，在一定切削長(zhǎng)度下切削速度比SKD11可相應(yīng)提高50%。當(dāng)進(jìn)行車床加工時(shí)，切削加工的表面粗糙度改善。而且在熱處理后仍可進(jìn)行切削加工，如在熱處理后得到60HRC下,仍可進(jìn)行攻牙加工。刀具斷損時(shí)的攻牙數(shù)相對(duì)于SKD11有明顯提高。 該鋼的熱處理?xiàng)l件與SKD11相同，熱處理后的變形情況也與SKD11相同，推薦的熱處理工藝條件為: 淬火：50

43、0/600第一次預(yù)熱800/850第二次預(yù)熱1020/1040奧氏體化加熱油冷至200提出空冷；也可進(jìn)行空冷淬硬或氣淬?；鼗穑旱蜏鼗鼗饻囟葹?70200；高溫回火溫度為500530。注意，熱處理后的切削加工是針對(duì)高溫回火件而言。 該鋼熱處理后相對(duì)于SKD11具有高的疲勞強(qiáng)度和耐磨性。 7.2 KDA MAX熱作工具鋼 KDA MAX是一種高強(qiáng)度熱作工具鋼，具有優(yōu)質(zhì)的抗模具R形轉(zhuǎn)角處開裂和抗水冷孔開裂性能，為此它適用于制造復(fù)雜形狀的模具或壁薄，應(yīng)力易集中的R形轉(zhuǎn)角的模具。它能抑止水冷孔處因生銹引起水中脆化的開裂，測(cè)試表明，在30水中浸漬50hr也難以銹蝕。相應(yīng)與SKD61相比，模具的水冷孔開裂可

44、改進(jìn)1.310倍。對(duì)抗激冷激熱的龜裂測(cè)試，采用高頻加熱方法，從100加熱至600然后再冷至100，使加熱和冷卻時(shí)的溫差為500，對(duì)SKD61和KDAMAX鋼出現(xiàn)開裂的次數(shù)約提高2.5倍，同時(shí)KDA MAX的開裂長(zhǎng)度比SKD61的短40%，裂紋的擴(kuò)展速度減慢。對(duì)1R缺口測(cè)試片在100和600之間往復(fù)1500次的開裂長(zhǎng)度對(duì)KDA MAX和SKD61鋼分別為1.73和4.21mm,前者只為后者的0.41。 該鋼的淬火處理工藝如下：500第一次預(yù)熱800830第二次預(yù)熱1020/1040奧氏體化加熱油冷至100/150取出空冷或加壓氣淬冷卻?；鼗鸸に嚍椋?00 裝爐回火，回火溫度為570650,空冷到

45、室溫后,再在570650進(jìn)行第二次回火，回火后空冷。 該鋼的另一個(gè)特點(diǎn)是具有高的淬透性，在1030奧氏體化的CCT曲線上，出現(xiàn)貝氏體的臨界冷速約為3.5/min,比KDA1S鋼的小相當(dāng)多,為此, 該鋼適用于中大型模具。 該鋼還具有優(yōu)良的抗熔損性,在50HRC條件下,在700ADC12熔鋁中保持1hr,其熔損失重僅為SKD61鋼的2/3，即可減小約30%。 7.3 KPM30塑料模具鋼 KPM30鋼是改進(jìn)SCM440系塑料模具鋼的某些特性的預(yù)硬（30HRC）型模具鋼，并具有優(yōu)良的切削加工性，它與27HRC的P20鋼相比，在相同切削長(zhǎng)度條件下立銑刀的磨耗量約可減少50%，可以預(yù)期會(huì)顯著延長(zhǎng)加工刀具

46、的壽命和提高加工效率。此外，它還具下列特點(diǎn)：具有優(yōu)良的焊接性能，與P20鋼相比焊接開裂的敏感覺性明顯下降；具有好的鏡面加工性，焊接部位的鏡面加工性也好；具有高的淬透性，與P20鋼相比，對(duì)500mm厚150mm試件，表面至心部的硬度均勻性明顯改善。有數(shù)據(jù)表明，硬度均勻落于3031HRC范圍，而P20鋼則落于2327HRC范圍。這些特點(diǎn)使HPM30適合于制作中大型模具。 8、日本山陽(yáng)特殊制鋼株式會(huì)社 山陽(yáng)特殊制鋼的英文名稱為Sanyo Special Steel Co.,Ltd.，創(chuàng)業(yè)于1933年。1935年設(shè)立山陽(yáng)制鋼株式會(huì)社，開始生產(chǎn)軸承鋼。1959年更名為山陽(yáng)特殊制鋼株式會(huì)社。鋼廠主要生產(chǎn)特

47、殊鋼棒材、線材、管材和半成品等。涉及軸承用鋼、工模具用鋼、汽車零部件用鋼、運(yùn)輸機(jī)械、工程建筑機(jī)械、石油化工設(shè)備、火力發(fā)電、電器機(jī)械等領(lǐng)域用鋼。此外還生產(chǎn)耐蝕、耐熱用超合金，金屬粉末，金屬粉末冶金制品，復(fù)合材料和磁性材料等。 冶煉設(shè)備擁有電弧爐，二次精煉，RH真空脫氣設(shè)備和電渣重熔、真空電弧自耗電極重熔等裝量，鍛造方面有1500T，3000T壓機(jī)，并擁有專用熱擠壓技術(shù)。熱處理方面擁有球化退火，批量處理爐和連續(xù)處理爐等。通過多年積累的技術(shù)精煉提純，使鋼材達(dá)到超低含量的非金屬夾雜物的高純凈度鋼，特別將氧、硫和磷的含量控制在低的水平，并控制加入合金元素量的偏差，使生產(chǎn)鋼材的力學(xué)性能穩(wěn)定和熱處理變形的穩(wěn)定，減少熱龜裂，開裂等的發(fā)生。 山陽(yáng)特殊鋼生產(chǎn)的冷作模具鋼有QK3M、QK5M、QKS3、QC1、QC11、QCD2、QCM8、QCM10、QF1、QF3和QF5。熱作模具鋼有QD4、QD61、QDA61、QDN、QD62、QD62HC、QDH、QD10、QD6F、QDT、QXD7和QT41。塑料模具鋼有預(yù)硬化的PCM40和淬火回火后在5562HRC使用的QCM8。本文主要介紹QCM8和QDH鋼。 8.1 QCM8冷作模具鋼 QCM8是在SKD11和基體高速鋼相結(jié)合的產(chǎn)物，這種專利鋼種具有以下一些特點(diǎn)：QCM8鋼含