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我國(guó)合金模具鋼技術(shù)要求與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的比較
我國(guó)的合金工模具鋼經(jīng)過幾十年的發(fā)展,逐漸形成了比較完整的標(biāo)準(zhǔn)系列,F(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299—2000,是在GB1299—1985的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂的。修訂主要參照了ASTMA681—1983合金工具鋼標(biāo)準(zhǔn)。
1.鋼號(hào)系列
在GB/TJ299—2000標(biāo)準(zhǔn)中,共納入合金工具鋼37個(gè)鋼號(hào),其中量具刃具用鋼6個(gè),耐沖擊用鋼5個(gè),冷作模具鋼11個(gè),熱作模具鋼12個(gè),無(wú)磁模具鋼1個(gè),塑料模具鋼2個(gè)。與美國(guó)的ASTM標(biāo)準(zhǔn)相比,美國(guó)的合金工具鋼鋼種較多,共57個(gè),系列比較完整,我國(guó)有14個(gè)比較通用的鋼號(hào)與之相對(duì)應(yīng)。
2.化學(xué)成分
對(duì)鋼的有害元素的規(guī)定,日本的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定較嚴(yán),我國(guó)與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相類似,比德國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格。對(duì)成品的化學(xué)成分的偏差只有我國(guó)與日本的標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定。尤其規(guī)定殘余W(Cu)含量應(yīng)不大于0.30%,W(Cu+Ni)含量應(yīng)不大于0.55%。
3.低倍組織
近些年來(lái),低倍組織己經(jīng)成為必檢項(xiàng)目。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,鋼材應(yīng)檢驗(yàn)低倍組織,在酸浸低倍試片上不得有目視可見的縮孔、夾雜、分層、裂紋、氣泡和白點(diǎn)。中心疏松及錠型偏析按GB/T1299—2000的標(biāo)準(zhǔn)第H級(jí)別圖評(píng)定,并符合表2-2的規(guī)定。表2-2的規(guī)定。
表2-2GB/T1999—2000標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的低倍組織合巧級(jí)別
鋼材直徑/mm | 一組 | 二組 | ||
中心疏松級(jí) | 錠型偏折級(jí) | 中心疏松≤級(jí) | 錠型偏析/≤級(jí) | |
≤50 | 4.0 | 6.0 | 3.0 | 6.0 |
>50~75 | 4.5 | 6.0 | 3.5 | 6.0 |
>75~100 | 4.5 | 6.0 | 4.5 | 6.0 |
>100~125 | 5.0 | 6.0 | 4.5 | 6.0 |
>125~155 | 5.0 | 6.0 | 5.0 | 6.0 |
>155 | 供需雙方協(xié)商 |
注:一組指的鋼號(hào)為:1-2~1-6;2-1~2-3;3-4~3-8~3-11;4-1~4-2;4-7~4-12;6-1~6-2.其余為2組
在上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定中,指標(biāo)比國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)低,實(shí)際近些年來(lái)生產(chǎn)模具鋼質(zhì)量水平較高的冶金廠的實(shí)際質(zhì)量水平,已經(jīng)大大超過此級(jí)別的規(guī)定,并且制定了相應(yīng)的企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn),用戶也提出了更髙的要求。
4.交貨狀態(tài)
除了美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定交貨狀態(tài)為退火、淬火或回火外,其他工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定W退火狀態(tài)交貨。
但是,在塑料模具鋼方面用戶已經(jīng)要求W預(yù)硬化狀態(tài)交貨。模塊要求六面進(jìn)行機(jī)加工狀態(tài)交貨。我國(guó)一般規(guī)定退火狀態(tài)交貨。
交貨狀態(tài)鋼材和試樣淬火后的硬度值,必須按表2-3的規(guī)定。美國(guó)鋼種退火硬度一般均比我國(guó)低,德國(guó)和我國(guó)的基本相同,日本同我國(guó)相比則有高有低,美國(guó)的試樣的淬火硬度一般均比我國(guó)的高,德國(guó)、日本與我國(guó)基本相當(dāng),我國(guó)冶金廠能保證熱作模具鋼的淬火硬度,故沒有規(guī)定。
表2-3GB/T1299—2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼材的退火硬度和淬、回火硬度
交貨狀態(tài) | 試樣淬火 | |||||
序號(hào) | 鋼組 | 牌號(hào) | 布氏硬度 HB10/3000 | 淬火溫度/℃ | 冷卻劑 | 洛氏硬度HRC≥ |
1-1 | 量具刃具用鋼 | 9SiCr | 241~197 | 820~860 | 油 | 62 |
1-2 | 8MnSi | <229 | 800~820 | 油 | 60 | |
1-3 | Cr06 | 241~187 | 780~810 | 水 | 64 | |
1-4 | Cr2 | 229~179 | 830~860 | 油 | 62 | |
1-5 | 9Cr2 | 217~179 | 820~850 | 油 | 62 | |
1-6 | W | 229~187 | 800~830 | 水 | 62 | |
2-1 | 耐沖擊工具用鋼 | 4CrW2Si | 217~179 | 860~900 | 袖 | 53 |
2-2 | 5CrW2Si | 255~207 | 860~900 | 油 | 55 | |
2-3 | 6CrW2Si | 285~229 | 860~900 | 油 | 57 | |
2-4 | 6CrMnSi2Mo1V | ≤229 | (677+15)℃,885℃(鹽。┗ 900℃(爐控氣氛)±6℃加熱,保溫5~15min 油冷,58~204℃回火 | 58 | ||
2-5 | 5Cr3Mn1SiMo1V | (677+15)℃,941℃(鹽浴)或955℃(爐控氣氛)±6℃加熱,保溫5~15min 油冷,58~204℃回火 | 56 | |||
3-1 | 冷作模具鋼 | Crl2 | 269~217 | 950~1000 | 油 | 60 |
3-2 | Cr12Mo1V1 | ≤225 | (820+15)℃預(yù)熱,940°C(鹽。┗ 1010℃(爐控氣氛)±6℃加熱, 保溫叫0~20min空冷,(200±6)回火 | 59 | ||
3-3 | Cr12MoV | 255~207 | 950~1000 | 油 | 58 | |
3-4 | Cr5Mo1V | ≤255 | (790+15)℃預(yù)熱,940℃(鹽浴)或 950℃(爐控氣氛)±6℃加熱 保溫10~20min空冷,(200±6)℃回火 | 60 | ||
3-5 | 9Mn2V | ≤229 | 780~810 | 油 | 62 | |
3-6 | CrWMn | 255~207 | 800~830 | 油 | 62 | |
3-7 | 9CrWMn | 241~197 | 800~830 | 油 | 62 | |
3-8 | Cr4W2MoV | ≤269 | 960~980,1020~1040 | 油 | 60 | |
3-9 | 6Cr4W3Mo2VNb | ≤255 | 1100~1160 | 油 | 60 | |
3-10 | 6Cr6Mo5Cr4V | ≤269 | 1180~1200 | 油 | 60 | |
3-11 | 7CrSiMnMoV | ≤239 | 淬火:870~900 回火:150±10 | 油冷或空冷 | 60 | |
4-1 | 熱作模具鋼 | 7CrMnMo | 241~197 | 820~-850 | 油 | |
4-2 | 5CrNiMo | 241~197 | 830~860 | 油 | ||
4-3 | 3Cr2W8V | ≤255 | 1075~1128 | 油 | ||
4-4 | 5Cr4Mo3SiMnVAl | ≤255 | 1090~1120 | 油 | ||
4-5 | 3Cr3Mo3W2V | ≤255 | 1060~1130 | 油 | ||
4-6 | 5Cr4W5Mo2V | ≤2269 | 1100~1150 | 油 | ||
4-7 | 8Cr3 | 255~207 | 850~880 | 油 | ||
4-8 | 4CrMnSiMoV | 241~197 | 870~930 | 油 | ||
4-9 | 4Cr3Mo3SiV | ≤229 | (790+15)℃預(yù)熱,1010℃(鹽浴)或 1020℃(爐控氣氛)±6℃加熱 保溫10~20min空冷,(550±6)℃回火 | |||
4-10 | 4Cr5MoSiV | ≤235 | (790+15)℃預(yù)熱,1000℃(鹽。┗ 1010℃(爐控氣氛)±6℃加熱 保溫10~20min空冷,(550±6)℃回火 | |||
4-11 | 4Cr5MoSiVl | (790+15)℃預(yù)熱,1000℃(鹽。┗ 1010℃(爐控氣氛)±6℃加熱 保溫10~20min空冷,(550±6)℃回火 | ||||
4-12 | 4Cr5W2VSi | ≤229 | 1030~1050 | 油或空 | ||
5-1 | 無(wú)磁模具鋼 | 7Mn15Cr2CrA13 V2WMo | 1170~1190固溶 650~700時(shí)效 | 水或空 | 45 | |
6-1 | 塑料模具鋼 | 3Cr2Mo | ||||
6-2 | 3Cr2MnNiMo |
①保溫時(shí)間是指試樣達(dá)到加熱溫度后保持的時(shí)間。
a.試樣在鹽浴中進(jìn)行,在該溫度保持時(shí)間為5min,對(duì)Cr12Mo1V1鋼是10min。
b.試樣在爐控氣氛中進(jìn)行,在該溫度保持時(shí)間為5~15min。
6.脫碳
美國(guó)、中國(guó)、日本都將脫碳列為必檢項(xiàng)目,德國(guó)只有脫碳的檢驗(yàn)的方法,但沒有作規(guī)定。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)脫碳層深度采用線性公式,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)都是按鋼材截面尺寸分組距作出不同規(guī)定,顯然我國(guó)所用線性公式較為科學(xué)合理。我國(guó)GB/T1299—2000對(duì)脫碳的規(guī)定如表2-4所示。熱軋和鍛制鋼材一邊總脫碳層(鐵素體+過渡層),應(yīng)符合表2-4的規(guī)定,根據(jù)需方的要求,可W雙方協(xié)商,在合同中說(shuō)明。冷拉鋼材一邊總脫碳層,除含珪合金鋼外應(yīng)不大于其公稱尺寸的1.5%,含硅合金鋼不應(yīng)大于其公稱尺寸的2%,銀亮鋼表面不允許有脫碳層。扁鋼和直徑(邊長(zhǎng))大于150mm的鋼材的總脫碳層按供需雙方協(xié)議。
表2-4GB/T1299—2000對(duì)脫碳層規(guī)定
鋼材直徑或邊長(zhǎng)/mm | 總脫碳層深度≤ | |
I組 | II組 | |
5~150 | 0.25+l%D | 0.20+2%D |
注:D凸為鋼材截面公稱尺寸。
7.高倍組織
GB/T1299-2000標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了珠光體組織、網(wǎng)狀碳化物和共晶碳化物不均勻度3套金相評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與合格級(jí)別。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定,日本與德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將此項(xiàng)作為雙方協(xié)議項(xiàng)目。我國(guó)GB/T1299-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)珠光體組織、網(wǎng)狀碳物、共晶碳化物不均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)。
(1)珠光體組織
a.退火狀態(tài)交貨的9SiCr、Cr2、CrWMn、9CrWMn、Cr2和9Cr2鋼應(yīng)檢驗(yàn)珠光體組織,并按本標(biāo)準(zhǔn)所附第一級(jí)別評(píng)定,合格級(jí)別為1~5級(jí)。制造螺紋刃具用的9SiCr退火鋼材,其珠光體組織合格級(jí)別為2~4級(jí)。
b.退火狀態(tài)交貨的CrWMn、Cr2、Cr06和9SiCr鋼應(yīng)檢驗(yàn)網(wǎng)狀碳化物,并按本標(biāo)準(zhǔn)所附第二級(jí)別圖評(píng)定。截面尺寸不大于60mm2的CrWMn、Cr2、Cr06和9SiCr鋼材,其合格級(jí)別不大于3級(jí)。制造螺紋刃具用的不大于60mm2的9SiCr退火鋼材,其網(wǎng)狀碳化物的合格級(jí)別為不大于2級(jí)。
(2)共晶碳化物不均勻度
退火狀態(tài)交貨的Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1、6W6Mo5Cr4V和6Cr4W3Mo2VNb鋼應(yīng)檢驗(yàn)共晶碳化物不均勻度,并按GB/T14979標(biāo)準(zhǔn)的第四評(píng)級(jí)圖評(píng)定,其合格級(jí)別應(yīng)符合表2-5的規(guī)定。
表2-5GB/T1299—2000標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)共晶碳化物合格級(jí)別的規(guī)定
鋼材直徑或邊長(zhǎng)/mm | 共晶碳化物不均勻度合格級(jí)別/級(jí)≤ | |
1組 | 2組 | |
≤50 | 3 | 4 |
>50~70 | 4 | 5 |
>70~120 | 5 | 6 |
>120 | 6 | 協(xié)議 |
8.鋼材的表面質(zhì)量
1)供壓力加工用的熱乳和鍛制鋼材,表面不得有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤和夾雜。如有上述缺陷必須清除,清除深度從鋼材實(shí)際尺寸算起應(yīng)符合表2-6的規(guī)定,清除寬度不小于深度的5倍。深度在公差之半范圍內(nèi)的其他輕微表面缺陷可不清除。美國(guó)、日本等國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)均有相應(yīng)的規(guī)定。如日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,鋼材應(yīng)加工良好,不得有影響使用的缺陷。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,表面狀態(tài)應(yīng)按加工余量不同的等級(jí)交貨,在加工余量范圍內(nèi)允許存在表面缺陷和邊緣脫碳。
表2-6地/T1巧9-2000標(biāo)準(zhǔn)中熱軋鋼材表面缺陷允許允許清除的深度
鋼材直徑或邊長(zhǎng)/mm | 同截面允許清除深度 |
≤80 | 公差之半 |
80~140 | 公差 |
>140 | 鋼材截面尺寸的公差 |
2)供切削加工用的熱化和鍛制鋼材,表面允許有從鋼材公稱尺寸算起深度不大于表2-7的規(guī)定缺陷。
表2-7GB/T1299-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定切削用鋼材表面局部缺陷允許深度
鋼材截面尺寸/mm | 局部缺陷允許的深度 |
<80 | 公差之半 |
≥80 | 公差 |
3)冷拉鋼材表面應(yīng)潔凈、光滑、不應(yīng)有裂紋、折疊、結(jié)疤、夾雜和氧化鐵皮。經(jīng)熱處理的冷拉鋼材表面允許有氧化色或輕微氧化層。9級(jí)和10級(jí)精度的冷拉鋼材表面,不得有任何缺陷。11級(jí)和12級(jí)精度的冷拉鋼材表面,允許有深度不大于(從實(shí)際尺寸算起的該公稱尺寸公差的麻點(diǎn)、個(gè)別劃痕、發(fā)紋、凹面等缺陷)公稱尺寸公差之半。銀亮鋼應(yīng)符合GB/T3207之規(guī)定。
在冷拉材方面,美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的較嚴(yán),即表面缺陷在允許公差范圍內(nèi)清除之后才符合要求。
9.特殊要求
根據(jù)需方的要求,供需雙方協(xié)議,合金模具鋼可以增加其他的檢驗(yàn)項(xiàng)目,評(píng)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法和合格的標(biāo)準(zhǔn)由雙方協(xié)商。主要有非金屬夾雜物、晶粒度、淬透性等。
近些年來(lái),隨著模具工業(yè)的發(fā)展,對(duì)模具鋼提出了更高的要求,非金屬夾雜物的檢驗(yàn)己經(jīng)非常普遍。另外,對(duì)鍛材應(yīng)該規(guī)定探傷,尤其是Crl2型的冷作模具鋼、熱作模具鋼等,應(yīng)盡早納入標(biāo)準(zhǔn)。
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