DC53與Toolox44、XW-42、SKD11性能對比

　　------應(yīng)用在五金沖壓成型模具

　　五金沖要模具對所用工具鋼的性能要求如下:

　　1. 耐磨性;

　　2. 沖擊韌性;

　　3. 抗壓強(qiáng)度;

　　4. 尺寸穩(wěn)定性;

　　5. 表面硬度;

　　國內(nèi)常用的冷沖模具鋼主要為: 國產(chǎn)的Cr12MoV,Cr12Mo1V1 ,國產(chǎn)DC53;進(jìn)口的SKD11, DC53, D2 等材料. 相比較傳統(tǒng)的冷作工具鋼,瑞典的SSAB集團(tuán)所生產(chǎn)的Toolox產(chǎn)品,應(yīng)用在五金沖壓模具方面有一些比較獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn),主要從五金沖壓成型模具所需要的性能,和傳統(tǒng)的冷作工具鋼做一些對比.

　　1.耐磨性:

　　應(yīng)用在五金沖壓模具方面,磨損主要存在兩種形式: 磨粒磨損和粘著磨損.

　　1) 磨粒磨損: 由外界硬質(zhì)顆粒或硬表面的微峰在摩擦副對偶表面相對運(yùn)動(dòng)過程中引起表面擦傷與表面材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。其特征是在摩擦副對偶表面沿滑動(dòng)方向形成劃痕磨粒磨損對材料本身的硬度以及成分有很大的關(guān)系,Toolox44由于成分的特殊性,以及硬度HRC45-48的范圍,抗磨粒磨損的性能相對比較弱一些.但是在抗粘著磨損方面效果非常好.

　　2) 粘著磨損: 粘著磨損又稱咬合磨損，它是指滑動(dòng)摩擦?xí)r摩擦接觸面局部發(fā)生金屬粘著，在隨后相對滑動(dòng)中粘著處被破壞，有金屬屑粒從零件表面被拉拽下來或零件表面被擦傷的一種磨損形式。避免粘著磨損的方法:選擇合適有較好韌性,表面粗糙度小的材料,采用表面處理(氮化或者涂層),限制摩擦表面溫度等措施.Toolox44的抗粘著磨損效果好.

　　2.韌性: Toolox44 典型值30J,出廠所有鋼板經(jīng)過檢測確認(rèn)

　　SKD11 系列, 約5J左右,需要經(jīng)過淬火+回火,不能保證

　　DC53, 約10 J左右,需要經(jīng)過淬火+回火,不能保證

　　3.抗壓屈服強(qiáng)度(20攝氏度):

　　Toolox44, HRC 45, 1300MPa

　　SKD11, XW-42, HRC 62, 2200MPa

　　HRC 60, 2150MPa

　　HRC 55, 1900MPa

　　HRC 50, 1650MPa

　　DC53,ASSAB88, HRC 62, 2500MPa

　　HRC 60, 2350MPa

　　HRC 55, 2050MPa

　　HRC 50, 1700MPa

　　從屈服強(qiáng)度來看,Toolox44 由于硬度比較低,相對的屈服強(qiáng)度也比較小,因此Toolox44材料就不太適合高速?zèng)_以及過大的沖擊壓力條件下工作的模具.

　　4.尺寸穩(wěn)定性:

　　主要是指材料經(jīng)過淬火+回火后,由材料內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的變形,以及因?yàn)闄C(jī)械加工導(dǎo)致的尺寸變形. 這和熱處理后殘留奧氏體的含量以及碳化物析出面積比例有關(guān),殘留奧氏體和碳化物析出所占面積比例越小,尺寸穩(wěn)定性越好.殘余奧氏體隨著時(shí)間的推移,會(huì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,而馬氏體的體積大于奧氏體,因此,殘留奧氏體和碳化物析出越多,產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越大,也就更加容易產(chǎn)生變形.

　　Toolox系列材料碳化物析出和殘留奧氏體面積比例僅為6.4%左右,而通常XW-42和D53由于產(chǎn)地和熱處理?xiàng)l件和技術(shù)的不同,會(huì)有很大的不確定性.

　　一般一勝百,日立,大同等公司專業(yè)的熱處理?xiàng)l件下,

　　SKD11,DC 53 ,1020-1040, 低溫回火170-200,HRC60-62, 殘留奧氏體 20%-25%左右

　　高溫回火500攝氏度, HRC58-60殘留奧氏體10-15%左右,

　　Toolox系列的材料的尺寸穩(wěn)定性:4000mm長度內(nèi),變形量0.1mm.

　　5.表面硬度:

　　Toolox系列的材料非常適合表面處理,很多模具需要材料的綜合力學(xué)性能,即基體的高強(qiáng)度和表面的高硬度高耐磨性相結(jié)合的綜合性能,而Toolox材料優(yōu)秀的表面處理能力,能很好地解決這個(gè)問題.

　　由于Toolox材料的成分設(shè)計(jì),氮化層和基體結(jié)合非常緊密,通常模具鋼的氮化層都會(huì)產(chǎn)生細(xì)微裂紋,如果微裂紋連接起來,容易造成氮化層剝落,Toolox材料有非常優(yōu)異的韌性,不會(huì)產(chǎn)生氮化層剝落的問題.Toolox44可以表面氮化到HV850(約HRC65左右).建議氮化溫度:510-530度.

　　DC53和SKD11,Cr 12MoV系列的材料表面氮化性能不好.

　　由于Toolox44材料氮化后,表面硬度比較高,所以模具表面的拉傷等現(xiàn)象大大減少,使得產(chǎn)品品質(zhì)更加優(yōu)良.

　　6.抗回火性能:

　　由于Toolox系列的材料,經(jīng)過高溫約640度左右回火,因此抗回火性能優(yōu)異.

　　結(jié)論:

　　1. 針對大尺寸的,五金沖壓成型模具來說,Toolox系列材料,尤其是Toolox44材料對比目前市場上通用的冷作工具鋼SKD11/XW-42/DC53,具有很多優(yōu)勢,也存在不足.

　　2. Toolox44具有如下優(yōu)勢:

　　1) 尺寸穩(wěn)定性好;

　　2) 韌性好;

　　3) 表面處理性能好,可以得到很高的表面硬度;

　　4) 抗粘著磨損性能好.

　　5) 由于Toolox44是預(yù)硬度鋼,無需熱處理,因此省去了熱處理時(shí)間,不需要再次熱處理,也降低了熱處理帶來的各種風(fēng)險(xiǎn),大大降低模具制造商的綜合成本.

　　3. Toolox44作為沖壓模具用鋼的劣勢:

　　1) 硬度比較低,抗磨粒磨損的能力比較差,不適合高速薄片沖壓;

　　2) 屈服強(qiáng)度相對比較低,不太適合高壓力的沖壓模具

　　4. Toolox44由于具備良好的韌性,尺寸穩(wěn)定性,以及低應(yīng)力,良好的表面處理等性能,是對尺寸穩(wěn)定性要求高,韌性好,表面硬度高的大尺寸較厚板的沖壓成形模具。