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      概述模具鋼及其系列化的意義


      模具鋼是模具材料中用量最大,重要性最顯著的一類。材料科學討論的所謂模具材料,是指在模壓加工中直接與工件接觸,傳遞壓力對工件施實模壓、剪切的型面或剪刃材料,這些材料的選用決定了模具的性能(加工能力)、壽命(耐久性)和成本的級別,模壓加工業的技術進步使模具的結構日趨復雜,在整付模具中,所謂模具材料可能(甚至往往)只占重量的少部分;當然,即使如此,仍然是性能和成本的決定性因素。

      模具鋼,作為一個工程材料名稱,其技術含義有狹義和廣義之分。狹義的,乃指冶金產品中被稱為“模具鋼”或“工具鋼”而主要用于模具的那些鋼種,我國特殊鋼產品(八大類)中的“合金工具鋼”絕大多數系模具專用或主要用于模具,如CrWMn、Cr12MoV、5CrNiMo、LD(7Cr7Mo2V2Si)、65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等等,為狹義的模具鋼。廣義的,乃指除上述專用性的鋼種之外,還包括在現代模具制造業用材體系中巳占據固有地位的其他類別的鋼種,如碳素結構鋼45、55,合金結構鋼40Cr,高速鋼W6M05Cr4V2,不銹鋼2Cr13等等。后面這些鋼種主要不用于模具,但它們都已是模具業不可缺少的,許多規格是按模具鋼的要求進行生產。

      模壓加工在國民經濟制造業部門所占份額不斷增加,必然導致對模具材料的性能要求的多樣性日益顯著。當某種傳統并非模具用鋼的鋼種被選為后續興起的某種模具用材,并獲得良好效益及應用規模,就可能“退出”原有的組別,帶著模具專用鋼種特有的工藝和組織性能要求進入專用模具鋼行列,如P20(3Cr2Mo)。對傳統模具壽命的要求也越來越高,促使創制性能級別更高的專用模具鋼新鋼種。上述過程將導致模具鋼鋼種的不斷增多。另一方面,模具行業的專業化和標準化,以及縮短制模周期的競爭,卻要求用鋼種體系盡可能簡單。多樣化和簡單化兩個過程長期地交互作用,就形成了社會生產中模具鋼(廣義)的選用系列。

      模具鋼基本的性能要求,是在服役條件下具有足夠的耐久性。服役條件和耐久性要求的區別,使模具用材必然是系列化的。服役條件分為三大類:冷作、熱作和塑料。每大類又分為若干小的類別,如冷作模有冷沖、冷擠、冷剪切等等。美國(金屬學會工具鋼委員會)列出冷作1 2小類,熱作9小類,塑料2小類,共計20多個小的類剮。每個小類別模具的選材又取決于三個(主要)因索:(1)尺寸(大、小)和形狀(復雜性);(2)被加工材料,如冷沖模,有軟鋼、硬鋼、不銹鋼、鋁、銅、紙質板,塑料板;(3)耐久性要求,即設計壽命。最后一項是對選材影響最大的因素,F代模具業面對制造業中各類加工,從產品試制到正規投產,從快速換代產品到長期、大量生產的產品,壽命要求從幾件、幾百件到上億件,變動幅度極大,因而按設計壽命選材就是減少模壓加工成本不可缺少的手段。

      大量的生產實踐,使人們對常用的模具材料與壽命之間的關系已經積累了豐富的數據資料,以美國為代表,三大類模具鋼種體系及選用方案早在40年代就已初步形成,經多年的優選劣汰和簡化,至今已經相當完整、成熟。

      模具選材的系列化,是針對被加工材料、零件形狀和大小、加工內容,按生產批量和質量要求,去選擇一種模具材料,以便獲得最佳的經濟效益,即最高的“產出投入”比。按系列化概念,各種(系列內)模具鋼鋼種之間,沒有一般性的“好、壞”之分,正如不能說S-STAR鋼和S136鋼相比何者更“好”一樣。

      不同國家、地區之間,由于資源及其他條件的區別,可能形成不同的系列,但是,在跨國經濟活動日益增多,市場、技術、設備、工藝日益走向一體化的情況下,各國間用鋼系列區別將日益縮小。首先是美、歐、日三大工業地區,它們的用鋼系列已經大同小異。


      滬公網安備 31011702001530號

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