日本模具钢开发应用动向

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/05/02 18:25:50

 

1使用环境的变化

1.1 生产动向

日本国内模具不锈钢的月产量从2000年的1.2万吨稳定增长到2005年的月产1.4万吨以上,其需求量和模具产值也保障了这种增长态势。与模具生产有关的环境最近发生了变化:

①伴随生产向国外转移(如2004年日本某公司在中国合资生产了80万辆小轿车、约占当年中国小轿车总产量的30%),在生产地共同筹措模具材料、热处理及加工的动向正加速进行,且日本产模具钢和模具也增大了在以中国为主体的东亚地区的使用;另外,模具的无维修化和使用环境的变化,都对模具及所用钢材提出了更多的新要求。

②为了满足市场对模具的高质量、低成本和缩短交货期(即生产周期)的要求,必须不断对模具的质量、性能进行改善并开发新产品。

1.2 环保问题

因燃料费用上涨及CO2气体减排都迫切需要实现汽车的轻量化,以及提高汽车的抗撞击安全性能,这都扩大了高强度钢零部件在汽车上的应用,从而对相关的模具材料提出了更多、更苛刻的要求。

2模具钢的开发动向

2.1 模具钢所需特性

无论是冷用、温、热用或塑料用模具钢,都必须满足模具使用对耐磨性、韧性、疲劳强度、抗压强度、抗热负荷损伤、耐蚀性、高镜面性、表面处理性的要求,以及模具制造对淬透性、切削性、焊接性和低热处理应变的要求。因此,厂家总是根据不同的用途选择这些特性和各自所需的模具钢。

2.2 各种用途模具钢的开发动向

2.2.1 冷模具用钢

冷模具钢使用SK、SKS、SKD、SKH等广泛的JIB(日本工业标准)钢种及独有钢种,特别是以1.5C-1.5Cr钢(SKD11)为代表的高C-高Cr系钢为基础,所开发的独有钢种改善了韧性和切削性,还能高温回火处理,其代表性钢种有1C-8Cr系的DC53。

最近的冷模具有高精度、高硬度材的倾向,要求高疲劳强度模具钢;为了改善模具表面耐磨性;也在积极应用PVD、CVD、TRD处理等表面镀层技术。

冷模具的主要损耗原因是磨损和裂纹。研究表明,钢的耐磨性随钢中硬质碳化物数量的增多而提高;当钢中碳化物的体积百分数由10%增至20%时,其比磨损量(mm2/N)也减至原来的1/2。各种碳化物的硬度(HV)按Fe3C(5Cr钢)'Cr7C3(10~15Cr钢)'MO2C(5Mo钢)'WC(5~10W钢)'VC(2.5~5V钢)的顺序逐步升高(从1800HV→2800HV),所列钢种耐磨性也相应地逐次升高,然而碳化物数量的增加会降低钢的韧性。作为保证耐磨性和韧性都不下降而单纯提高一方面性能的方案有:改变降低韧性的碳化物形态,以提高强度并抑制韧性下降;均匀分散细小的硬质碳化物;对韧性钢材进行表面改质。

模具热处理应变和精加工余量的大小与产品尺寸精度密切相关,而冷态磨削精加工时数又直接影响成本和交货期。因此,如何减少热处理应变,改善磨削加工性是实现产品高质量、低成本并缩短交货期的模具钢开发重点。

按不同的冷加工用途,分别开发了A(弯曲与深冲)型、B(冷锻)型和C(精密下料和冲裁)型模具钢。A型的代表性钢种为DC53(1C-8Cr),不但韧性和切削性优良,且高温回火后能获得63HRC高硬度,还与表面处理CVD、TD被膜有良好粘合性。B型的代表性不锈钢种为马特里克斯(matrix)系高速钢DRAM(分为1、2、3共3个钢号),是以化学成分、特殊熔炼及其后的锻造、热处理技术改善而显著减少了粗大碳化物的钢种,其显微组织的碳化物比原来的MH8 5和AISIM2的分布更均匀且更细小,即使在各种苛刻的使用条件也能延长模具寿命。C型的代表性钢种为高纯净粉末冷工具钢,其耐磨性、耐屑性优良,可显著减少模具寿命的波动。