7225模具鋼

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7225模具鋼性能

牌號：奧地利“百祿”7225 MOD塑料模具鋼

7225 MOD 鋼材特性：

切削性良好，易拋光，易咬花，可鍍硬鉻，AISI4140改良品。中合金剛，高溫軟化抵抗性強，淬火溫度低，故淬火變形小。適用于一體成型之電器/電子模具。

7225 MOD化學成分(平均值%)

模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模壓鑄模等模具的鋼種。模具是機械制造、無線電儀表、電機、電器等工業(yè)部門中制造零件的主要加工工具。模具的質量直接影響著壓力加工工藝的質量、產(chǎn)品的精度產(chǎn)量和生產(chǎn)成本、而模具的質量與使用壽命除了靠合理的結構設計和加工精度外，主要受模具材料和熱處理的影響。 

模具鋼大致可分為：冷軋模具鋼、熱軋模具鋼和塑料模具鋼三類，用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同，工作條件復雜，因此對模具用鋼，按其所制造模具的工作條件，應具有高的硬度、強度、耐磨性，足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同，工作條件復雜，因此對模具用鋼的性能要求也不同。
冷軋模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具用鋼，按其所制造具的工作條件，應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼，碳質量分數(shù)在0.80%以上，鉻是這類鋼的重要合金元素，其質量分數(shù)通常不大于5%。但對于一些耐磨性要求很高，淬火后變形很小模具用鋼，最高鉻質量分數(shù)可達13%，并且為了形成大量碳化物，鋼中碳質量分數(shù)也很高，最高可達2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高，其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。

熱軋模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型，包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外，還要承受反復受熱和冷卻的做用，而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外，還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩(wěn)定性、導熱性和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個截面具有一致的力學性能。對于壓鑄模用鋼，還應具有表面層經(jīng)反復受熱和冷卻不產(chǎn)生裂紋，以及經(jīng)受液態(tài)金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼，碳質量分數(shù)在0.30%~0.60%，屬于亞共析鋼，也有一部分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩等）而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。
塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性和耐蝕性等性能。此外，還要求具有良好的工藝性，如熱處理變小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導熱性好和工作條件尺寸和形狀穩(wěn)定等。一般情況下，注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼；熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。

美國按模具服役條件將模具鋼分為四大類，美國金屬學會工具鋼委員會列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、塑膠模具鋼等四大類[1] 。其中，冷作模具鋼又分出12小類，熱作模具鋼9小類，塑

模具鋼
料模具鋼2小類，塑膠模具鋼5小類。每個小類的選材又取決于三個主要因素：
◆ 尺寸大小和形狀的復雜性，
◆ 被加工的材料，
◆ 耐久性要求或設計壽命。
冷作模具鋼  

（2）冷軋模具鋼的選用
冷軋模具鋼的主系列是高硬冷作類，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60- 62，主要用S類和部份A類和最普通的調質鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模，如汽車外型沖壓件，主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復合材料。
高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應用迅速增長。主要是有高的"抗壓強度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。
粉末模具鋼有優(yōu)良的耐磨壽命，硬度不大高HRC60-62，應用相當多。
碳素工具鋼在壽命10萬件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應用范圍。
熱軋模具鋼

美國熱軋模具鋼分二大類：熱軋模具鋼，和超級熱強合金。
熱軋模具由于在有溫度的條件下工作，要求材料具有熱強性和熱耐磨性，為了保證模具的使用壽命模具要冷卻，熱冷交替模具會出現(xiàn)龜裂，即熱疲勞裂紋，所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。
按熱強性排列的主系列進行選材:

模具鋼
低合金調質模具鋼（6G，6F2，6F3）→中鉻熱作模具鋼（H11、H12、H13）→鎢熱作模具鋼（H21，H22）。
非標準的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時，可以選擇6H1，6H2。
當要求模具以熱作耐磨性為主時，可以選擇D2，D4→M2，M4→粉末鋼。鋼結硬質合金、鈷基硬質合金的高溫耐磨性是很高的，但其熱疲勞性（即冷熱抗疲勞裂紋）很差，不能在急

模具鋼
冷急熱狀態(tài)下使用。
塑料模具鋼

美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家，以P來表示為主，共分為五類。
◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類鋼含碳量很低，主要是美國早期及用擠壓成型制模法，要求冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長。芯部超低碳可使淬火時變形量最小。
◆調質型塑料模具：P20，P21。塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數(shù)在預硬狀態(tài)時使用。
◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13，而L2和S7，O1和A2也有應用。這一類的特點是：
（1）基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時的熱強性好。
（2）含鉻較高，大氣腐蝕性好。
（3）淬透性極好，適用于大模塊。
◆不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模，主要鋼號有420，414L，440，416。
◆時效鋼是經(jīng)過時效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時效鋼；另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強度、高韌性的材料。用于力學性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。
塑料模具鋼的選用
薄壁的塑料箱體，生產(chǎn)批量在小于10萬件時，用P20，P21預硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強時用414L。
高壽命的普通塑料模，用P6或P20，經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大時，可用O1，S7。腐蝕性較強時用420。
非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強用420。
高溫熱固性塑料模用H13和S7或滲碳鋼P4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。
塑膠模具鋼

塑膠模具鋼分預硬普通塑膠模具鋼,預硬優(yōu)質塑膠模具鋼,預硬高硬度塑膠模具鋼,預硬抗腐鏡面塑膠模具鋼,抗腐鏡面塑膠模具鋼5小類

塑膠模具鋼
塑膠模具鋼質量等級分配
模具類別以美國SPI-SPE 為標準分下列各類.
一. 101 類模(SPI-SPE 標準1,000,000 啤或以上,長期精密生產(chǎn)模)
1. 需要詳細模具結構圖.
2. 模胚材料硬度最低為 280BN.(DME #2 鋼 / 4140 鋼)
3. 有膠位的內(nèi)模件鋼材一定要見硬至 48~50HRC.其余零件如行位,壓鎖,壓條等亦應為硬件.
4. 頂針板要有導柱.
5. 行位要有硬片.
6. 如有需求的話,上模,下模及行位要有溫度控制.
7. 所有運水道,建議采用無電浸鎳或用420 不銹鋼做模板.這樣可防止生銹及清理垃圾.
8. 需要直身鎖或斜鎖.
二. 102 類模. (不超過1,000,000 啤,大量生產(chǎn)模具.)
1. 需要詳細模具結構圖.
2. 模胚材料硬度最低為 280BHN.(DME #2 鋼 / 4140 鋼)
3. 有膠位的內(nèi)模件鋼材要見硬至最低 48~52HRC,其余有用的零件亦應同一處理.
4. 建議采用直身鎖或斜鎖.
5. 下列項目可能或不需要.視乎最終生產(chǎn)數(shù)量而定.建議報價時如采用下列項目要檢查清楚是否需要:
A. 頂針板導柱.
B. 行位硬片.
C. 電鍍運水孔.
D. 電鍍模腔.
三. 103 類模(少于500,000 啤,中量生產(chǎn)模.)
1. 需要詳細模具結構圖.
2. 模胚材料硬度最小為 165BHN. (DME #1 鋼 / 1040 鋼)
3. 內(nèi)模鋼材為 P20(28~32HRC)或高硬度(36~38HRC).
4. 其余要求視乎需要而定.
四. 104 類模(少于100,000 啤,少量生產(chǎn)模)
1. 需要模具結構圖.
2. 模胚材料 P20(28~32HRC)可用軟鋼或鋁.(1040 鋼)
3. 內(nèi)模件可用鋁,軟鋼或其它認可金屬.
4. 其余要求視乎需要而定.
五. 105 類模. (少于500 啤,首辦?；蛟囼災?
1. 可用鋁鑄鐵或環(huán)氧樹脂或任何材料只要有足夠強度可生產(chǎn)最少測試數(shù)量便可

1. 強度性能
（1）硬度硬度是模具鋼的主要技術指標，模具在高應力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據(jù)其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。對于同一鋼種而言，在一定的硬度值范圍內(nèi)，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的差別。
（2）紅硬性 在高溫狀態(tài)下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩(wěn)定，從而保持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學成分和熱處理工藝。
（3）抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經(jīng)常受到強度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下，進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近于模具的實際工作條件（例如，所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合）。抗彎試驗的另一個優(yōu)點是應變量的絕對值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態(tài)下變形抗力的差別。
2. 韌性
在工作過程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。
模具鋼的化學成分，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數(shù)量、形貌、尺寸大小及分布情況，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后得到的金相組織等因素都對鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對于其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強度和韌性達到最佳的配合。
沖擊韌性系表特征材料在一次沖擊過程中試樣在整個斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗技術正在被采用。
3. 耐磨性
決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相當大的壓應力和摩擦力，要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性，就要既保持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持潤滑作用，減少模具和工件之間產(chǎn)生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。
耐磨性可用模擬的試驗方法，測出相對的耐磨指數(shù)，作為表征不同化學成分及組織狀態(tài)下的耐磨性水平的參數(shù)。以呈現(xiàn)規(guī)定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗是以Cr12MoV鋼為基準進行對比。
4. 抗熱疲勞能力
熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評價熱作模具鋼的斷裂抗力應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。熱機械疲勞是一種綜合性能的指標，它包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。
熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多；機械疲勞裂紋擴展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后，在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴展時，每一應力循環(huán)的擴展量；斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子，也就是必須有較大的裂紋長度。在應力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴展。
也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴展速率和斷裂韌性，可以決定當裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性值。
抗熱疲勞性能的指標可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)數(shù)，也可以用經(jīng)過一定的熱循環(huán)后所出現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長度來衡量。
5. 咬合抗力
咬合抗力實際就是發(fā)生“冷焊”時的抵抗力。該性能對于模具材料較為重要。試驗時通常在干摩擦條件下，把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進行恒速對偶摩擦運動，以一定的速度逐漸增大載荷，此時，轉矩也相應增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標志著咬合抗力愈強。
5用途
編輯

加工模具時用的，由于模具的用途很廣，各種模具的工作條件差別很大，所以，制造模具用材料范圍很廣，在模具材料中應用最廣的當屬模具鋼。從—般的碳素結構鋼、碳素工具鋼、合金結構鋼、合金工具鋼、彈簧鋼、高速工具鋼、不銹耐熱鋼直到適應特殊模具需要的馬氏體時效鋼以及粉末高速鋼、粉末高合金模具鋼等。模具鋼按用途一般可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。
冷作模具鋼

冷作模具鋼主要用于制造對冷狀態(tài)下的工件進行壓制成型的模具。如：冷沖裁模具、冷沖壓模具、冷拉深模具、壓印模具、冷擠壓模具、螺紋壓制模具和粉末壓制模具等。冷作模具鋼的范圍很廣，從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼到粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼。
熱作模具鋼

熱作模具鋼主要用于制造對高溫狀態(tài)下的工件進行壓力加工的模具。如：熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。常用的熱作模具鋼有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具鋼；對特殊要求的熱作模具鋼，有時采用高合金奧氏體耐熱模具鋼制造。
塑料模具鋼

由于塑料的品種很多，對塑料制品的要求差別也很大，對制造塑料模具的材料也提出了各種不同的性 能要求。所以，不少工業(yè)發(fā)達的國家已經(jīng)形成了范圍很廣的塑料模具用鋼系列。包括碳素結構鋼、滲碳型 塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、耐蝕塑料模具鋼、易切塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、馬氏體時效鋼以及鏡面拋光用塑料模具鋼等。

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