日本工具钢的种类和性能(二)

  3.38%Cr冷作工具钢

  8%Cr系钢虽然没有纳入JIS标准中,但是得到广泛应用。该钢在SKD11的基础上,调整成分、主要成分为1C-8Cr-2Mo。8%Cr产生的背景是,上世纪70年代,对淬火回火模具钢进行电火花放电加工十分普遍,但出现了电火花放电加工引起模具钢产生裂纹的问题。裂纹产生的主要原因是放电加工异常层去除不够,但也有淬火残余应力和韧性不足的原因。采用高温回火可以有效消除残余应力。但SKD11经高温回火处理后,得不到要求的硬度,而且韧性也不好。因此,在SKD11的基础上,降C和Cr提高韧性,添加较多的Mo,使钢经高温回火也可获得62HRC的高硬度,于是形成了8%Cr钢。8%Cr的耐磨性不如SKD11,但由于综合性能优良,在目前仍得到广泛应用,是与SKD11并列的冷作工具钢标准牌号。此后又开发出对8%Cr钢进行改良的钢种。

  由于日本经济长期低迷、工具钢生产企业全球化、东南亚各国工具钢制造技术的提高,日本工具钢企业为了生存,降低成本和缩短交货时间成为当务之急。在这种背景下,提高切削性和降低热处理变形成为缩短交货时间的有效手段。SKD11系钢中的粗大硬质碳化物多,切削性差,而且热处理后工价尺寸变化大,尺寸修正要花费时间,所以迫切要求开发出切削性好、热处理变形小的工具钢。目前已经开发出的切削性好、热处理变形小的8%Cr改良钢充斥于工具钢市场。

  3.4基体冲压模具钢

  基体冲压模具钢是消除SKD11粗大碳化物的、成分相当于基体钢的钢种。基体冲压模具钢尚未纳入JIS标准中,但各特钢企业开发并销售多种基体冲压模具钢。上述的8%Cr钢在SKD11的基础上,降C和Cr,减少了粗大碳化物,改善了韧性,但钢中仍然有许多粗大碳化物。基体冲压模具钢在8%Cr的基础上,进一步降C和Cr,使钢中几乎没有粗大碳化物。因此韧性和耐疲劳性大大好于8%Cr钢。并且切削性和热处理尺寸变形各向异性也有明显改善。基体冲压模具钢的采用,缩短了模具成品的交货时间。

  3.55%Cr冷作工具钢

  JIS中的5%Cr冷作工具钢著名牌号是SKD12(1C-5Cr-1Mo系)。SKD12的C和Cr小于SKD11,韧性优良,但耐磨性不如SKD11。SKD12的特点是热处理尺寸变形各向异性小。SKD12的淬火温度是970℃、低温回火硬度虽然是60HRC,但高温回火硬度小于58HRC,这些都缺乏通用性,所以很少使用。

  3.6火焰表面淬火钢

  工具钢一般经常规淬火回火后使用。火焰表面淬火钢是简化进行淬火回火处理的钢类。火焰表面淬火是对加工后的模具用焊接喷嘴或熔断喷嘴只对工件要求硬度部位加热,然后冷却,获得60HRC以上硬度的热处理方法。火焰表面淬火钢要求的特性是,淬火温度范围大、并具有一定的淬透性、韧性和焊接性。火焰表面淬火钢没有纳入JIS标准,但各特钢企业自行生产销售满足上述特性要求的表面淬火钢。表面淬火钢的主要成分是0.7C-1Si-1Mn-1Cr。由于表面淬火钢的价格比冲压模具钢便宜,并且热处理工时少、交货期短,多用于汽车制造厂的切断用模具。

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