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模具用钢主要分三大类,冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢。
目前我国常用的冷作模具钢仍多是碳素工具钢(T7A、T8A、T10A、T12A)、低合金工具钢CrWMn、高碳高铬钢Cr12、Cr12MoV、高速钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等传统的典型钢种,不过也引进。研制了多种新的钢种以适应不断提高的要求。
热作模具钢主要用于制造高温状态下进行压力加工的模具,如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦模具等。随锻压机械能力的加大、加工件形状的复杂化,尤其是被加工材料加工难度的增大,如加工钛合金、高合金钢、不锈钢和耐热钢,模具趋向大型化、高性能。对热作模具用钢性能的要求也越来越高,传统的热作模具钢5CrNiMo和5CrMnMo钢由于热强性、热稳定性较低、易龟裂和塌陷,使用寿命短。3Cr2W8V钢由于钨含量高、耐热振性较差、易热疲劳,导致龟裂等缺陷。近年来,一些具有较高的热强性、高的热疲劳性和良好的韧性的新型热作模具钢相继问世。
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指标。模具在工作时的受力状态是复杂的,如热作模具通常是在交变的温度场下承受交变应力作用,因此它应具有良好的阻止模具转变成较软或塑性状态的能力,并且在长期工作环境下仍保持模具的形状和尺寸精度不变。一般成品模具的硬度,冷作模具常选择在59-60HRC,热作模具常选择在48HRC左右。
耐磨性也是成品模具的重要性能指标。零件成形时金属和模具型腔表面发生相对运动,磨损了型腔表面,至使模具的尺寸形状、精度和表面粗糙度发生变化而失效。模具的耐磨性是由模具的热处理,特别是表面热处理决定的,评估模具耐磨性好坏的主要依据也是硬度。
模具钢检测项目包括:
化学成分鉴定
1、牌号鉴定(碳钢、不锈钢、模具钢、铝合金、铜合金,等数千种金属材料);
2、元素(O、N、H、C、S、Pt、Au、Ba、Pd及常规元素);
3、纯度(Ni、Ti、Ag、W、Au、Al、Cu、Fe、Zn、Cr纯度)。
机械性能测试
拉伸试验(抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、伸长率、弹性模量)、冲击试验(常温冲击、低温冲击)、硬度试验(维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度)、承重试验、压缩试验、弯曲试验、压扁试验、破环扭矩、杯突试验、扩口试验、剪切试验、焊接结合力。
镀层测试
镀层厚度、膜重、镀层成分、镀层孔隙率、附着力、耐磨耗、耐化学品、铅笔硬度、耐酸/碱度、镀层形貌分析、表面污点分析、纳米硬度。
可靠性测试
盐雾试验(中性盐雾、铜离子加速、酸性盐雾)、振动、气体、IP等级、湿热、高低温、淋雨、沙尘、老化、氙灯、紫外、恒温恒湿、水雾试验、干热试验、耐高温。
金相组织检测
晶粒度、非金属夹杂物、低倍组织、显微组织、不锈钢相含量、灰口铸铁金相、球墨铸铁金相、蠕墨铸铁金相、断口检验、硬化层深度、PCB金相切片分析、熔池深度。
尺寸检测
常规尺寸、平面度、直线度、圆度、粗糙度、平行度、倾斜度、位置度、垂直度、微观尺寸、逆向工程、轮廓度、跳动、同心度、同轴度。
物理性能测试
密度、熔点、电阻率、粒径分布、导电/热、热膨胀系数、摩擦系数、比热容、残余应力、磁感应强度、铁损、水滴角、电磁兼容、物相分析。
失效分析
断裂失效、腐蚀类失效、异物分析、火灾分析、镀层类失效、电路板失效。
其他
1、腐蚀实验(腐蚀速率、质量损失);
2、探伤(磁粉、渗透、X射线探伤、超声波探伤);
3、套餐(紧固件、电子产品、汽车零部件、漆包线、锡膏、助焊剂、锡丝);
4、X项目(爆破压、红墨水、耐火度、耐火材料、陶瓷材料、击穿电压、清洁度)。