SKD-11
SKD11為日本工具鋼牌號,日立和大同鋼廠都有生產,日立產SKD11商品名為SLD(最新改良版稱作SLD-MAGIC),大同鋼廠商品名為DC11。
化學成分
C碳 1.40-1.60
Si矽 ≤0.40
Mn錳 ≤0.60
P磷≤0.030
S硫≤0.030
Cr鉻 11.00-13.00
Mo鉬 0.80-1.20
Ni鎳≤0.50
V釩 0.20-0.50
Cu銅≤0.25
供貨狀態
退火態,硬度≤255HBW
特性
1、高溫強度和韌性好,耐磨性較佳,易切削;
2、SKD11是一種有很好強度、韌性及耐熱平衡性的熱模具鋼,近年來隨著各向同性產品的開發而日益向高韌性等方面發展,它可以使模具壽命更長,性能更穩定,且易於加工,熱處理變形小。
產品特點
(1)進行瞭真空脫氣精煉,因此內部質量極為清潔。
(2)機械加工性良好。
(3)淬透性良好,空冷就能硬化,無需擔心淬裂。
(4)熱處理變形非常小,淬火偏差極小,最適合有精度要求的模具。
(5)耐磨性極為優秀,最適合用作銹鋼或高硬材料的沖裁模。
(6)韌性良好。
深冷處理
為獲得最高硬度和尺寸穩定性,模具在淬火後立即深冷-70攝氏度至-80攝氏度,保持3-4小時,然後再回火處理,經深冷處理的工具或模具硬度比常規熱處理硬度高1-3HRC。 形狀復雜和尺寸變化較大的零件,深冷處理有產生開裂的危險。
氮化處理
模具或工件氮化處理後,表面形成一層具有很高硬度和一定耐蝕性的硬化組織。
在525℃氮化的處理
工件表面硬度約為1250HV,氮化時間對滲層影響如下表所示。氮化時間(小時) 20 30 60 滲氮層深度mm 0.25 0.30 0.35
在570℃軟氮化處理
工件表層硬度約為950HV。通常軟氮化處理2小時,硬化層深度可達到10-20um. 磨削加工模坯或工作在低溫回火狀態,磨削容易產生磨削開裂。為防止裂紋發生應采取小的磨削進給量多次磨削,同時輔加良好的水冷條件。
線切割加工形狀復雜或尺寸較大的模具,最終成行采用線切割加工時,通常會遇到開裂現象發生。
為防止開裂,建議采用氣淬及高溫回火處理,以降低熱處理應力,或對模胚進行腔預加工處理。
熱處理
淬火:先預熱700~750℃,再加熱至1000~1050℃在靜止空氣中冷卻,如鋼具厚度在6寸以上者加熱至980~1030℃在油中淬硬更佳。
回火:加熱至150~200℃,在此溫度中停留,然後在靜止空氣中冷卻。
硬度:HRC 61以上。
退火:加熱至800~850℃,在此溫度停留1~3小時,在爐中任其漸冷。
鍛制:1050~950℃。
淬火、回火規范
淬火溫度1010°C,空冷.回火溫度200℃,硬度58~60HRC。
用途
SKD11在鋁、鋅壓鑄用模具材料方面,應用最為廣泛,此鋼含有鎢成分之耐高溫高級合金鋼,適用於熱作,鋁、鎂、鋅、銅合金壓鑄模,切槽刀,剪刀及熱鍛動作,塑膠型模,熱作鉸刀,軋刀,一般熱作鍛模,熱螺栓模,熱間各種工具等。
模具鋼分類
美國按模具服役條件將模具鋼分為三大類,美國金屬學會工具鋼委員會列出瞭:冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。其中,冷作模具鋼又分出12小類,熱作模具鋼9小類,塑
料模具鋼2小類。每個小類的選材又取決於三個主要因素:
◆ 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。
◆ W組即水淬工具鋼,有11個鋼種,7個碳素工具鋼,含碳量從0.7%-1.3%。
◆ O組即油淬冷作模具鋼(俗稱油鋼),有4個鋼種,含碳量在0.85%-1.55%,
◆ A組即空淬中合金冷作模具鋼,有9個鋼種,含碳量從0.5%-2.25%。
◆ D組即高碳高鉻冷作模具鋼,有7個鋼種,含碳量0.9%-2.5%。
◆ S組即耐沖擊工具鋼,有7個鋼種,含碳量0.4%-0.6%。
用於冷作模具還有高速鋼(HSS組)和超高速鋼(SHSS組),鈷基硬質合金和鋼結硬質合金(HA組),粉末鋼和工程陶瓷(PIM組),碳鎢工具鋼(F組),特殊用途工具鋼(L組)。
(2)冷作模具鋼的選用
冷作模具鋼的主系列是高硬冷作類,主要用於要求高抗壓和耐磨為主的模具,硬度高於HRC60-62。對於要求耐沖擊、韌性高的模具,硬度低於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。對於大型沖壓模,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。
美國熱作模具鋼分二大類:熱作模具鋼,和超級熱強合金。
熱作模具由於在有溫度的條件下工作,要求材料具有熱強性和熱耐磨性,為瞭保證模具的使用壽命模具要冷卻,熱冷交替模具會出現龜裂,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:
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出現瞭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
冷急熱狀態下使用。
◆ 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,成型後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。目前塑料模具中P20的用量很大,已成為主體,大多數在預硬狀態時使用。
◆ 中碳合金工具鋼用於熱固性塑料模。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,適用於大模塊。
◆不銹鋼用於耐蝕性要求高的塑料模,主要鋼號有420,414L,440,416。
◆時效鋼是經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。後者是用於宇航工業的無碳高純度、高強度、高韌性的材料。用於力學性能、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,生產批量在小於10萬件時,用P20,P21預硬態(HB250~300),腐蝕性較強時用414L。
高壽命的普通塑料模,用P6或P20,經滲碳一淬火後硬度在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經滲碳淬火後使用。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。
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