工具钢与模具钢及普通钢的区别【一目了然】
冲压模具材料的种类及特性
冲压模具材料的种类及特性
冲压模具是制作金属零部件的重要工具之一，它承受着巨大的压力和冲击力。
因此，选择合适的材料来制造冲压模具对于保证其使用寿命和使用效果至关重要。
1.工具钢
工具钢（Tool Steel）是一种常用的冲压模具材料，其特点是具有较高的硬度、韧性和耐磨性。
常见的工具钢有Cr12MoV、Cr12、CrWMn等，它们具有良好的切削性能和耐磨性，适用于制作剪切模和冲裁模。
2.高速钢
高速钢（High Speed Steel）属于具有高硬度和高耐磨性的合金钢，适用于制作冲压模具中的剪切刃。
高速钢具有优良的热硬性，能够在高温下保持较高的硬度，因此适用于制作高速剪切模。
3.硬质合金
硬质合金（Cemented Carbide）是一种由碳化物和金属粉末烧结而成的材料，常用的成分为钨碳化物（WC）和钼碳化物（Mo2C）。
硬质合金具有极高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，适用于制作冲击和压力较大的模具，如冲头和冲模。
4.粉末冶金材料
粉末冶金材料（Powder Metallurgy Material）是由金属粉末冶炼和压制制造而成的材料，具有较高的硬度、韧性和耐磨性。
由于制造的过程可以控制材料的孔隙率和颗粒大小，粉末冶金材料能够在模具中形成复杂的形状和结构，适用于制作复杂的冲压模具。
5.硬质合成材料
不同的冲压模具材料各有特点和适用范围。
在选择材料时，需要根据冲压件的形状、尺寸和使用环境等因素综合考虑。
同时，还需要结合实际工艺要求和经济效益进行综合评估，选择最合适的材料来制造冲压模具。
钢铁分类
钢铁分类按含碳量不同区分铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金。
炼钢炉碳钢是最常用的普通钢，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。
按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。
合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。
经常加入钢中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。
合金钢的资源相当丰富，除Cr、Co不足，Mn品位较低外，W、Mo、V、Ti 和稀土金属储量都很高。
21世纪初，合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长。
含碳量2%～4.3%的铁碳合金称生铁。
生铁硬而脆，但耐压耐磨。
根据生铁中钢铁碳存在的形态不同又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。
白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。
碳以片状石墨形态分布的称灰口铁，断口呈银灰色，易切削，易铸，耐磨。
若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。
在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特种条件下有十分重要的应用。
钢铁中碳的来源:炼铁的原料之一是铁矿石，铁矿石主要成份是Fe2O3，没有碳。
炼铁的原料之二是焦碳炼铁过程部分焦碳留在了铁水中,导致铁水中含碳。
钢铁钢铁的生产由铁矿石炼生铁。
由生铁作原料炼钢,炼钢的过程主要是除碳的过程.还不能将碳除尽,钢需要有一定量的碳,性能才达到最佳。
按化学成分分一、碳素钢碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同，可分为：(1)低碳钢--含碳量wc≤0.25%(2)中碳钢--含碳量wc>0.25%～0.60%(3)高碳钢--含碳量wc>0.60%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多二、合金钢为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。
模具材料全解
模具材料全解模具材料是制作模具的重要组成部分，它直接影响到模具的质量、寿命和生产效率。
在模具制作过程中，会使用到各种不同的材料，本文将介绍一些常用的模具材料及其特点。
1.工具钢：工具钢是最常见的模具材料之一，其主要成分是碳、铬、钼、钴等合金元素。
工具钢具有优良的切削性能、耐磨性和热稳定性，适用于制作各种中小型模具。
工具钢分为冷作工具钢和热作工具钢两种类型，根据使用环境和要求选择合适的工具钢材料。
2.铝合金：铝合金具有轻质、塑性好、导热性能好等特点，在模具制作中常用于制作注塑模、压铸模等。
铝合金材料具有良好的加工性能，易于切削和成形，适用于制作大型模具。
3.铜合金：铜合金具有良好的导热性和导电性能，具有较高的强度和硬度，常用于制作冷挤压模、铸造模等。
铜合金具有良好的耐磨性和热稳定性，适用于高温环境下的模具制作。
4.高分子材料：高分子材料如尼龙、聚氨酯等在模具制作中用于制作注塑模、压铸模等。
高分子材料具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性能，适用于模具表面处理和内部结构制作。
5.高温合金：高温合金具有良好的高温强度、耐热腐蚀性和抗氧化性能，适用于高温环境下的模具制作，如压铸模、锻造模等。
高温合金具有较高的硬度和强度，能够抵抗高温和高压力的作用。
6.复合材料：复合材料由两种或多种材料组成，具有特殊的物理和化学性能，适用于模具制作中的特殊要求。
常见的复合材料包括碳纤维复合材料、玻璃钢等，它们具有较高的强度、刚度和耐腐蚀性，适用于制作高性能模具。
模具材料的选择应根据具体的使用环境和要求来确定，要考虑到模具的寿命、生产效率和成本等因素。
不同的模具材料具有不同的特点和适用范围，根据具体的制作要求选择合适的材料是保证模具质量的重要环节。
模具材料有哪些种类
模具材料有哪些种类模具是工业生产中的重要工具之一，而其中的材料种类也是非常多的。
模具材料的选择与使用都会有影响生产效率和产品质量的因素。
本篇文档将介绍模具材料的种类，包括金属材料、非金属材料、陶瓷材料以及高分子材料。
一、金属材料金属材料是模具材料中最常见的一种。
金属材料可以分为两类：铸造材料和工具钢。
1. 铸造材料铸造材料是指工业生产中用来制造模具的一种材料。
这种材料具有一定的热膨胀系数和热导率，可保证高温下模具的稳定性。
铸造材料常用于制造大型模具，它可以承受较大的压力和热量。
常见的铸造材料有：灰口铸铁、高铬铸铁等。
灰口铸铁强度较高，且易于切削加工，但耐热性差，一般只能使用在低温下的模具中；高铬铸铁则具有较好的抗热性，也常用于制造大型模具。
2. 工具钢工具钢是一种具有高硬度、高强度和高耐磨性的金属材料。
主要用于制造各种高精度模具，如塑料模具、压铸模具、模具零件等。
工具钢精度高，硬度大、韧性好，可保持模具的尺寸精度和表面质量。
常见的工具钢有：在国内的309、1045、T10A钢等等。
它们都具有硬度高、耐磨、抗热和耐冲击等优点，因此可以用于制造各种高精度模具。
二、非金属材料非金属材料指不含金属的模具材料，如陶瓷和石英。
这种材料可以抵抗高温、高压和腐蚀，所以被广泛用于电子和半导体工业的生产中。
1. 陶瓷材料陶瓷是一种非金属材料，它具有高强度、耐磨、抗氧化和耐腐蚀等特性。
陶瓷可以用于制造高精度模具，如精密陶瓷模具、半导体晶圆等。
它的很大优势还在于其抗腐蚀性和耐高温性，可以承受强腐蚀性介质的侵蚀，且在高温下不产生变形、膨胀甚至熔化。
常见的陶瓷材料有：氧化铝、氧化锆、碳化硅等。
它们硬度高、致密、抗腐蚀、耐磨等特性非常突出，常用于制造高精度的陶瓷模具和陶瓷零件。
2. 石英材料石英具有高硬度、高耐磨、抗氧化和耐腐蚀等特性。
它所制造的模具精度高、表面质量好，被广泛应用于电子工业和制造半导体产品的过程中。
石英的很大优点在于其化学稳定性和高温稳定性，可以保证生产过程中的稳定和安全。
第八章 工具钢
第三节
用来制造各种模具的钢
模 具 钢
第五节 特殊性能钢
一、不锈钢
（一） 金属的腐蚀 （二） 常用不锈钢
二、耐热钢
（一） 抗氧化钢 （二） 热强钢
三、耐磨钢
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一、不锈钢
（一）金属的腐蚀
1. 化学腐蚀 金属和周围介质作用而引起损坏的过程。 2.电化学腐蚀 金属与电解质溶液构成微电池而引起的腐蚀。
3Cr13、3Cr13Mo、7Cr13等，经淬火、回火后，用于制造弹簧、轴承、医疗器 械等。
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2. 铬镍不锈钢 牌号：0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，通称18-8不锈钢。 性能：耐蚀性、塑性和韧性均较Cr13型不锈钢好。 应用：主要用于制造强腐蚀介质中工作零件，如 吸收塔壁、贮槽等。
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三、低合金刃具钢
低合金刃具钢的工作温度一般不超过３００℃， 常用于制造截面较大、形状复杂、切削条件差 的刃具，如搓丝板、丝锥、板牙等。
１、低合金刃具钢的成分特点 １）含碳量高，一般为ωC=0.７５ % ~１.５%之间，高硬度、高耐磨 性。 ２）加入 Ｓi、Ｃr、Mn、Ｗ、Ｖ等元素，提高淬透性及回火稳定 性，并强化基体，细化晶粒。 所以：耐磨性、热硬性和淬透性较碳素钢好，淬火冷却 可在油中进行，变形、开裂倾向减小。但合金元素的加 入导致临界点升高，通常淬火温度较高，使得脱碳倾向 增大。
四、高速钢
定义：高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性的合金工具钢。
成分特点：高碳 形成足够的合金碳化物，使钢具有高的硬 度和耐磨性。 W、Mo 提高钢的热硬性。 V 提高钢的硬度、耐磨性和热硬性，并细化晶粒。 铬 提高钢的淬透性 钴 提高钢的耐磨性、导热性、改善磨削加工性
用来锻刀的钢材分类
用来锻刀的钢材分类
钢材可以根据使用用途和化学成分的不同进行分类。
以下是一些常见的用于锻刀的钢材分类：
1. 碳钢：主要由铁和碳组成，没有其他合金元素。
碳钢易于锻造，并具有良好的切削性能和耐磨性。
2. 工具钢：在碳钢基础上添加不同的合金元素，如钼、钴、铬、钒等。
工具钢具有更高的硬度和耐磨性，适用于制作耐用的刀具。
3. 不锈钢：添加了铬元素的合金钢，具有抗腐蚀性能。
不锈钢刀具更耐用，不易生锈，适用于湿润环境或食品加工等领域。
4. 高速钢：添加了钴、钨、钼等元素的合金钢，具有优异的耐磨性和耐高温性能。
高速钢适用于高速切削和磨削操作。
5. 高合金钢：添加了多种合金元素，如钴、镍、钽等，以提高强度、硬度和耐腐蚀性能。
高合金钢适用于制作高级刀剑或特殊工作条件下的刀具。
需要注意的是，具体选择何种钢材来锻刀取决于刀具的使用需求和其他因素。
每类钢材都有其特定的优势和适用场景。
第四章工具钢
（2）改善碳化物不均匀性的措施：
a-采用200～300kg小锭型，使钢锭凝固快， 减少结晶时宏观偏析，莱氏体共晶也细小
b-采用扁锭加快凝固，一般用630kg型，减少 集中偏析，使莱氏体共晶细小
（4）碳的作用 ➢提高回火硬度、热硬性
➢缺点：加重碳化物不均匀性；增加残留奥 氏体
（5）钴的作用 ➢非碳化物形成元素 ➢提高马氏体回火稳定性，提高热硬性
➢钴与钨、钼原子间结合力强，可减低钨钼 扩散速率，减慢合金碳化物析出和聚集长 大，增加热硬性。
（6）微合金元素的作用
➢N：提高M6C的稳定性，减小聚集倾向。N 可细化奥氏体晶粒，提高晶界开始熔化温 度，提高了淬火温度和合金元素溶解量， 增加淬火回火硬度和热硬性。
➢剩余碳化物总量不高，韧性较好。
2.热作模具钢
➢金属的热成型：
➢一种是对红热的固态金属施加压力，使之在模 具腔内热变成型，如锤锻、挤压；模具表面可 达600℃，局部可高于650℃；
➢另一种是在压力下使熔融金属注入模具腔内凝 固，即压铸，模具表面温度可达800℃；
➢模具钢需要有：高抗热变形能力，高韧性， 高抗热疲劳、抗热烧蚀性
MC是以钒为主的VC
高速钢属于高合金莱氏体钢，Fe、C、合金 的多元相图。
过烧现象：
淬火温度超过 1320℃将发生 过烧现象，晶 界局部熔化， 碳化物全部溶 解，晶内出现 δ相。
2.碳化物不均匀性
碳化物的均匀分布程度是考核高速钢的主要 技术指标。
（1）不均匀碳化物的影响：
a-淬火加热时，碳化物稀少区奥氏体晶粒易 粗化，淬火开裂倾向大；碳化物密集区脆 性大，易引起崩刃。
模具钢和工具钢
冷作模具钢1.美国牌号D2，德国牌号1.2379，瑞典牌号XW-41，日本牌号SKD11，中国牌号Cr12Mo1V1。
其钢材特性：高强度韧性耐磨高铬钢。
钢材用途：重承载的冲压模具，槎丝模，冷挤压工具。
2.日本牌号SKD11，中国牌号Cr12MoV。
其钢材特性：高强度耐磨高铬钢。
钢材用途：高耐磨冲模及冲头，深拉模，冷挤模，陶瓷制品模。
3.美国牌号D3，德国牌号1.2080，瑞典牌号XW-5，日本牌号SKD1，中国牌号Cr12。
其钢材特性：高强度高铬钢。
钢材用途：冷冲模及冲头，拉伸模，冷挤模。
4.美国牌号O1，德国牌号1.2510，瑞典牌号DF-2，日本牌号SKS3，中国牌号CrWMn。
其钢材特性：高淬透性冷模钢。
钢材用途：铂金钐模，样板，五金箔片冲压模，丝公，丝板测规模。
热作模具钢： 1. 美国牌号H13，德国牌号1.2344，瑞典牌号8407，日本牌号SKD61，中国牌号4Cr5MoSiV1。
其钢材特性：耐热压铸模钢。
用途：镁，锌，合金挤压及压铸模，锤锻，塑胶模。
2.美国牌号H13（ESR），德国牌号1.2344，瑞典牌号8407，日本牌号SKD61，中国牌号4Cr5MoSiV1(电渣）。
其钢材特性：高纯度耐热压铸造模钢。
用途：热挤压模，各种锻模，电子塑胶模具。
3. 美国牌号H21，日本牌号SKD5，中国牌号3Cr2W8V。
其钢材特性：耐高温压铸模。
用途：镁，锌，铝，合金挤压模。
4. 美国牌号6G，日本牌号SKT5，中国牌号5CrMnMo。
其钢材特性：耐热耐磨锻模钢。
用途：各种中小型热锻模热挤压模。
5. 美国牌号L6，德国牌号1.2713，日本牌号SKT4，中国牌号5Cr5NiMo。
其钢材特性：耐热耐磨锻模钢。
用途：比5CrMnMo韧性更佳之大型锻模。
塑胶模具钢： 1.美国牌号P20，德国牌号1.2311，瑞典牌号618，日本牌号PDS-3，中国牌号3Cr2Mo。
其钢材特性：预硬塑胶模具钢。
用途：通用型各种大，中，小型塑料模具。
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工具钢与模具钢、普通钢的区别
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工具钢分为很多种，量具刚、刃具钢和模具钢（还可以分为，碳素工具钢和合金工具钢）；普通钢应该是碳钢或者叫结构用钢，又分为低碳、中碳和高碳钢。
普通钢的基本上随着含碳量增加硬度增加，耐磨性以及强度增加，但是塑性和韧性会下降。
工具钢(Tool steel)，是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。
工具钢具有较高的硬度和在高温下能保持高硬度和红硬性，以及高的耐磨性和适当的韧性。
工具钢一般分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。
工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度，如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上。
工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。
碳素工具钢和合金工具钢一般在180℃~250℃、高速工具钢在600℃左右的工作温度下，仍能保持较高的硬度。
红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。
普通钢(plain carbon steel products)
硫、磷含量分别在0．035%～0．05%、碳含量在0．06%～0．38%范围内的碳素结构钢经塑性加工生产的合格产品。
这类钢材塑性好，金属的变形抗力低，生产中能量消耗少，质量易于控制，工艺简单(基本工序只有加热、轧制和冷却三个阶段)，一般不经热处理直接
使用，最早实现了生产的大型化、连续化、自动化、高速化，生产成本低廉.
普通钢多以板带、型材和线材形式供应。
普通钢材是工业上使用最早、用量最大的基本材料，广泛地用于建筑结构、桥梁构件、船体结构、交通运输、机械制造、农业、轻纺、国防工业、金属制品、食品工业、家用电器等国民经济各个部门。
模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种，它是用来制造模具主要材料、模具是工业基石，几乎所欲制造业都是模具的直接和间接使用者。
模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具钢的影响。
美国按模具服役条件将模具钢分为冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、塑胶模具钢等四大类，其中冷作模具钢又分出12小类，热作模具钢9小类，塑料模具钢2小类，塑胶模具钢5小类。
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