日本工具鋼的種類和性能(二)

  3.38%Cr冷作工具鋼

  8%Cr系鋼雖然沒有納入JIS標準中,但是得到廣泛應用。該鋼在SKD11的基礎上,調整成分、主要成分為1C-8Cr-2Mo。8%Cr產生的背景是,上世紀70年代,對淬火回火模具鋼進行電火花放電加工十分普遍,但出現了電火花放電加工引起模具鋼產生裂紋的問題。裂紋產生的主要原因是放電加工異常層去除不夠,但也有淬火殘余應力和韌性不足的原因。采用高溫回火可以有效消除殘余應力。但SKD11經高溫回火處理后,得不到要求的硬度,而且韌性也不好。因此,在SKD11的基礎上,降C和Cr提高韌性,添加較多的Mo,使鋼經高溫回火也可獲得62HRC的高硬度,于是形成了8%Cr鋼。8%Cr的耐磨性不如SKD11,但由于綜合性能優良,在目前仍得到廣泛應用,是與SKD11并列的冷作工具鋼標準牌號。此后又開發出對8%Cr鋼進行改良的鋼種。

  由于日本經濟長期低迷、工具鋼生產企業全球化、東南亞各國工具鋼制造技術的提高,日本工具鋼企業為了生存,降低成本和縮短交貨時間成為當務之急。在這種背景下,提高切削性和降低熱處理變形成為縮短交貨時間的有效手段。SKD11系鋼中的粗大硬質碳化物多,切削性差,而且熱處理后工價尺寸變化大,尺寸修正要花費時間,所以迫切要求開發出切削性好、熱處理變形小的工具鋼。目前已經開發出的切削性好、熱處理變形小的8%Cr改良鋼充斥于工具鋼市場。

  3.4基體沖壓模具鋼

  基體沖壓模具鋼是消除SKD11粗大碳化物的、成分相當于基體鋼的鋼種。基體沖壓模具鋼尚未納入JIS標準中,但各特鋼企業開發并銷售多種基體沖壓模具鋼。上述的8%Cr鋼在SKD11的基礎上,降C和Cr,減少了粗大碳化物,改善了韌性,但鋼中仍然有許多粗大碳化物。基體沖壓模具鋼在8%Cr的基礎上,進一步降C和Cr,使鋼中幾乎沒有粗大碳化物。因此韌性和耐疲勞性大大好于8%Cr鋼。并且切削性和熱處理尺寸變形各向異性也有明顯改善。基體沖壓模具鋼的采用,縮短了模具成品的交貨時間。

  3.55%Cr冷作工具鋼

  JIS中的5%Cr冷作工具鋼著名牌號是SKD12(1C-5Cr-1Mo系)。SKD12的C和Cr小于SKD11,韌性優良,但耐磨性不如SKD11。SKD12的特點是熱處理尺寸變形各向異性小。SKD12的淬火溫度是970℃、低溫回火硬度雖然是60HRC,但高溫回火硬度小于58HRC,這些都缺乏通用性,所以很少使用。

  3.6火焰表面淬火鋼

  工具鋼一般經常規淬火回火后使用。火焰表面淬火鋼是簡化進行淬火回火處理的鋼類。火焰表面淬火是對加工后的模具用焊接噴嘴或熔斷噴嘴只對工件要求硬度部位加熱,然后冷卻,獲得60HRC以上硬度的熱處理方法。火焰表面淬火鋼要求的特性是,淬火溫度范圍大、并具有一定的淬透性、韌性和焊接性。火焰表面淬火鋼沒有納入JIS標準,但各特鋼企業自行生產銷售滿足上述特性要求的表面淬火鋼。表面淬火鋼的主要成分是0.7C-1Si-1Mn-1Cr。由于表面淬火鋼的價格比沖壓模具鋼便宜,并且熱處理工時少、交貨期短,多用于汽車制造廠的切斷用模具。

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