淬硬型及非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼

1.淬硬型塑料模具鋼

SM-4Cr5MoSiV
SM-4Cr5MoSiV1
SM-Cr12Mo1V1

淬硬型模具鋼無(wú)論熱作、冷作或塑料模具鋼有許多種，但作為塑料模具專(zhuān)門(mén)用鋼且納入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的僅上述三種。這一組鋼本來(lái)就是熱作模具鋼4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiVl以及冷作模具鋼Cr12Mo1Vl。為適應(yīng)塑料模具對(duì)拋光性、蝕刻性等的特殊要求，都經(jīng)過(guò)了ESR、VAR等精煉加工，使雜質(zhì)含量大大降低、韌度和等向性較好。

2.非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼

20世紀(jì)70年代以來(lái)，為了節(jié)約能源，降低制造成本，世界各工業(yè)先進(jìn)國(guó)家相繼研制、開(kāi)發(fā)了一系列添加微量合金元素(如V、Ti、Nb、N等)，通過(guò)控溫軋制和控溫冷卻，不需要調(diào)質(zhì)熱處理(淬火回火）即可具有調(diào)質(zhì)后良好綜合力學(xué)性能的機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，稱(chēng)為非調(diào)鋼(Non-quenchedandTemperedstell)。由于在模具制造過(guò)程中毋須熱處理(淬火回火），避免了因熱處理可能產(chǎn)生的變形開(kāi)裂等疵病，改善了勞動(dòng)條件，減少或避免了熱處理造成的污染，降低了制造成本，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，受到制造業(yè)的歡迎和應(yīng)用，隨后在模具制造中應(yīng)用，同樣也獲得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)在上世紀(jì)90年代，研制成功專(zhuān)門(mén)用于塑料模具的微合金非調(diào)質(zhì)鋼，如上海寶鋼的B20、B30;清華大學(xué)的Y82鋼；本溪鋼廠(chǎng)的空冷12鋼等等。上海寶鋼的B系列(注冊(cè)商標(biāo)為毛體“紅”字）非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼已供應(yīng)市場(chǎng)。本節(jié)介紹幾個(gè)典型鋼號(hào)。

1）B20、B20H、B25微合金非調(diào)質(zhì)塑料模具

這一組鋼是上海寶山鋼鐵股份有限公司研制、生產(chǎn)的微合金非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼，以預(yù)硬化型供應(yīng)，是鐵素體珠光體類(lèi)型的非調(diào)鋼，被切削加工性、拋光性、焊接性、耐蝕性均比非合金塑料模具鋼SM45及日本S45C-S50C好，是它們的良好替代材料。B20H是在B20基礎(chǔ)上調(diào)整成分，使拋光性、耐蝕性、滲氮性能比B20更好。均含微合金元素Vd原材料不需要熱處理(淬火回火）即已具備調(diào)質(zhì)性能，所以用戶(hù)(模具制造商）毋須熱處理可直接加工成模具零件。具有較好的經(jīng)濟(jì)性，是專(zhuān)利產(chǎn)品，國(guó)外未見(jiàn)有同類(lèi)型鋼種鋼號(hào)。
這一組鋼主要用于要求不太高的塑料模具零件和模架等。如家電的外殼、通訊工具、電話(huà)、手機(jī)、BP機(jī)外殼、汽車(chē)或車(chē)輛門(mén)內(nèi)板、儀表板等；果皮箱、塑料椅、塑料桶、盆、盒等。

1.化學(xué)成分

[根據(jù)產(chǎn)品樣本(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）(％)](見(jiàn)表4-124)

鋼號(hào)	C	Mn	Si	Cr	V	交貨狀態(tài)硬度HRC
B20	0.30~0.40	≥1.20	0.20~0.60	≥0.30	≥0.05	20~23
B20H	0.30~0.40	≥1.20	0.20~0.60	≥1.00	≥0.05	24~27
B25	≤0.40	≤2.00	≤0.50	—	≤0.20	210~240HBS

2.加工性能

(見(jiàn)表4-125和表4-126)

表4-125 B20鋼的加工性能

鋼種	銑削加工	焊接	改鍛
	高速鋼
B20	粗銑：切削速15-30m/min，切削深度3-4mm	J507焊條，預(yù)熱300-400℃，焊后300-400℃回火2-4h	按照40Cr工藝，鍛后空冷至300X：后緩冷。不用熱處理，仍然保持交貨硬度
	精銑：切削速35-50m/min，切削深度〗-2mm

表4-126B20H鋼的加工性能

鋼種	銑削加工	焊接	改鍛
	高速鋼
B20H	粗銑：切削速15-30m/min，切削深度3-4mm	J507焊條，預(yù)熱300^400^，焊后300-400℃回火2-4h	按照40Cr工藝，鍛后空冷至300℃后緩冷。不用熱處理，仍然保持交貨硬度
	精銑：切削速35-50m/min，切削深度1-2mm

2）B30、B30H微合金非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼

這一組鋼是上海寶山鋼鐵公司_制、生產(chǎn)的微合金非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼，是貝氏體型非調(diào)鋼，以預(yù)硬化供應(yīng)市場(chǎng)(B30硬度28-32HRC、B30H硬度33-37HRC)。組織和硬度沿模塊截面分布均勻，在重新熱加工后，組織和硬度基本不變，型腔加工后毋須熱處理，有利于加工成形、拋光、修整、一次性完成�？s短生產(chǎn)周期、降低加工成本。鋼有良好的加工性能和焊接性能，具有極佳的拋光性能，較好的耐蝕性和滲氮性能。B30H鋼是在B30基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，組織和硬度比B30更均勻，性能優(yōu)于1.2738DIN(W-Nr.)和718(ASSAB)。是寶鋼專(zhuān)利產(chǎn)品，國(guó)外無(wú)同類(lèi)型鋼種鋼號(hào)。

1.化學(xué)成分

[根據(jù)產(chǎn)品樣本(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）(％)](見(jiàn)表4-127)

表4-127化學(xué)成分

鋼號(hào)	C	Si	Mn	Cr	Mo	V	Ni	Cu
B30	0.20~0.30	0.20°	≥1.50	≥0.50	≥0.20	≥0.05	≥0.05	≥0.10
B30H	0.10-0.20	0.60					≥1.0	≥0.50

2.熱加工

加熱溫度1250℃，保溫2-4h，始鍛溫度1200℃，終鍛溫度≥850℃。鍛造后冷卻至300℃后緩冷至室溫，于500-550℃回火4-6h，回火后出爐空冷。

3.加工性能

(見(jiàn)表4-128和表4-129)
表4-128 B30鋼的加工性能

鋼種	，銑削加工		焊接	滲氮	改鍛
	高速鋼	硬質(zhì)合金
B30	粗銑：切削速12~18m/min，切削深度3-4mm	粗銑：切削速70~90m/min，切削深度3-4mm	J107焊條，預(yù)熱300-400。。，焊后300-400℃回火2-4h	575℃軟氮化2h，表面硬度達(dá)650HV以上	按照P20工藝，鍛后空冷至300℃后緩冷。不用熱處理，仍然保持交貨硬度
	精銑：切削速20~35m/min，切削深度1-2mm	精銑：切削速90~100m/min，切削深度1-2mm

表4-129 B30H與1.2738(DIN)鋼性能對(duì)比

鋼種	銑削加工	焊接	滲氮	改鍛	對(duì)比項(xiàng)目	B30H	2738
	硬質(zhì)合金
B30H	粗銑：切削速60-80m/min，切削深度3-4mm	J107焊條，預(yù)熱400-500℃，焊后500-5500C回火2-4h	575℃軟氮化2h，表面硬度達(dá)650HV以上»	按照P20工藝，鍛后空冷至300℃后緩冷。不用熱處理，仍然保持交貨硬度	金相組織	貝氏體	回火索氏體
					硬度HRC	33~37	30~35
					沿截面硬度分布差	≤3	≤5
					可加工性能	良好	一般
					拋光性能	良好	良好
	精銑：切削速80~100m/min，切削深度1-2mm				電火花加工后變質(zhì)層	少	多
					焊接性	良好	不好
					回火穩(wěn)定性	穩(wěn)定	不太好
					切削加工刀具磨損	較小	較大