模具鋼是模具工業(yè)的主要材料。根據(jù)模具的不同使用條件、環(huán)境和狀態(tài),模具鋼應(yīng)具有不同的特性。在工業(yè)生產(chǎn)中,模具的使用壽命和制造零件的精度、質(zhì)量和外觀性能不僅與模具設(shè)計(jì)技術(shù)、制造精度、機(jī)床精度和制造操作有關(guān),而且對(duì)正確選擇模具材料和正確實(shí)施熱處理工藝也很重要。數(shù)據(jù)顯示,模具早期失效約10%是由于材料選擇不當(dāng)和材料內(nèi)部缺陷造成的,約49%是熱處理不當(dāng)造成的。
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標(biāo)。模具在工作過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)是復(fù)雜的。比如熱作模具在交變溫度場(chǎng)下通常承受交變應(yīng)力,因此要有良好的防止模具變成軟態(tài)或塑性狀態(tài)的能力,在長(zhǎng)期工作環(huán)境下保持模具的形狀和尺寸精度不變。一般來(lái)說(shuō),成品模具的硬度通常選擇為冷加工模具59-60HRC,熱加工模具約48HRC。
耐磨性也是成型模具的一個(gè)重要性能指標(biāo)。在零件成形過(guò)程中,金屬與型腔表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致型腔表面磨損,從而使模具尺寸、形狀、精度和表面粗糙度的變化失效。模具的耐磨性取決于模具的熱處理,尤其是表面熱處理。模具的耐磨性主要取決于模具的硬度。
模具鋼的硬度測(cè)試主要針對(duì)三種情況,即模具鋼材料的硬度測(cè)試、熱處理后半成品模具的硬度測(cè)試和熱處理后對(duì)耐磨性要求高的模具表面的表面硬度測(cè)試。
模具鋼在供應(yīng)狀態(tài)下主要是鍛鋼板、鋼塊或鋼筋,一般在退火狀態(tài)下供應(yīng)。一些塑料模具鋼也提供預(yù)硬化狀態(tài)(淬火和回火) ,使用戶(hù)可以直接加工成模具而無(wú)需后續(xù)熱處理。
模具鋼根據(jù)鋼種可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各類(lèi)模具鋼的出廠(chǎng)硬度要求,要求檢驗(yàn)鋼樣的退火硬度和淬火硬度。
國(guó)標(biāo)GB/T1298-1986“碳素工具鋼技術(shù)條件”規(guī)定,對(duì)于不同牌號(hào)的T7-T13,退火態(tài)供鋼硬度應(yīng)小于187-217HBS,試樣淬火硬度應(yīng)大于62HRC。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb/t1299-2000《合金工具鋼》規(guī)定,退火狀態(tài)下供應(yīng)的鋼的硬度值應(yīng)小于一定值或在一定硬度范圍內(nèi),例如: 9sicr 硬度為197-241hbw,cr12硬度為217-269hbw,cr5mo1v ≤255hbw。根據(jù)不同等級(jí),試樣的硬化硬度一般在53-64hrc 之間。