XW-42模具鋼

主要化學(xué)成分（%）

C Si Mn Cr Mo V

1.2379 1.55 0.30 0.40 11.80 0.80 0.80

特性

①高耐磨性；

②高抗壓強(qiáng)度；

③淬硬后具有高的表面硬度；

④優(yōu)良的整體淬透性；

⑤淬硬時(shí)，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性；

⑥優(yōu)良的抗回火軟化性。

①軟性退火：在保護(hù)氣氛下，加熱至850℃，均熱后，以每小時(shí)

10℃爐冷至650℃，然后空冷。

②消除應(yīng)力：模具經(jīng)粗加工后，應(yīng)加熱至650℃，均熱保溫兩小時(shí)，緩慢冷卻至500℃，然后空冷。

③硬化（淬硬）處理：奧氏體化溫度：990-1050℃，通常選擇1000-1040℃。

④淬冷介質(zhì)：油冷(僅適用于很簡單的模具)；在真空爐中,高速氣體冷卻流動的空氣/氣體；在鹽爐或流態(tài)爐中,180-500℃，分級淬火后空冷。

注意:模具冷卻至50-70℃，后立即回火(XW-42所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸的模具都可淬透)

⑤回火：回火兩次且每次回火后都冷卻到室溫，每次回火至少保溫兩小時(shí)。

⑥淬火中的尺寸變化(樣品尺寸：100×100×25毫米)

XW-42是一種含鉬、釩的高碳、高鉻合金工具鋼，其特性是：

·高耐磨性

·高抗壓強(qiáng)度

·淬硬后高的表面硬度

·優(yōu)良的整體淬透性

·淬硬時(shí)，優(yōu)良的穩(wěn)定性

·優(yōu)良的抗回火軟化性

XW-42常被推薦用作需要很好耐磨性和適當(dāng)韌性（抗沖擊）的模具。其除了適用于XW-5應(yīng)用范圍外，通常還可以使用在切削厚且載荷的成型加工模具上。

尺寸穩(wěn)定性要求高的工件應(yīng)當(dāng)采用深冷處理，這類處理主要應(yīng)用于量規(guī)量具和某些結(jié)構(gòu)零件上。淬火后立即將工件冷卻到-70℃至-80℃[1]之間，保持3-4小時(shí)，然后在回火，深冷處理可使工件硬度提高1-3HRC，避免形狀復(fù)雜模具以免增加破裂風(fēng)險(xiǎn)。時(shí)效溫度是110-140℃、保溫時(shí)間25-100小時(shí)。

工件經(jīng)氮化處理后表面形成硬化層，其具有很高的耐磨性和抗侵蝕性，同時(shí)耐腐蝕性能也得到提高。在525℃氮?dú)庵械幚砗螅?70℃軟氮化處理兩小時(shí)后,工件表層硬度約為800 HV1具有此硬度的硬化層為10-20微米。

就國內(nèi)外使用的模具鋼材而言，模具鋼密度一般都在7.85左右，通常模具鋼是鍛造件，密度在8000-8400千克/立方米。不同模具鋼材中加入的合金元素比例不一樣，模具鋼密度會有小范圍的差別。

密度是物質(zhì)的特性之一，每種物質(zhì)都有一定的密度，不同物質(zhì)的密度一般是不同。因此我們可以利用密度來鑒別物質(zhì)。所以我們可以根據(jù)密度公式ρ=M/V，計(jì)算出任意一種模具鋼的密度。

根據(jù)密度公式：ρ=m/v，也就是說決定模具鋼質(zhì)量和體積的因素決定了模具鋼密度。那么從微觀的角度來講的話，就是分子量和分子間隙共同決定物質(zhì)的密度。體積、大小、質(zhì)量、壓強(qiáng)、壓力和溫度影響物質(zhì)密度，雖然物質(zhì)密度物質(zhì)的本身屬性，它是一定的，但是物質(zhì)有各種狀態(tài)，當(dāng)物質(zhì)形成態(tài)的轉(zhuǎn)化的時(shí)候，密度才會變化。比如水，升溫可導(dǎo)致水的氣化，密度變小，加壓又可以使水蒸氣從新凝結(jié)為液態(tài)水，密度變大。大家都知道鐵的密度7.8g/cm³，模具鋼材是鐵和一些微量的合金元素形成的，微量的合金元素占的比例非常少，但是在模具鋼材成形的過程會形成不同的化合物，每一種化合物所占有的空間不一樣，導(dǎo)致同樣體積的模具鋼材，其內(nèi)部的空隙不一樣，這就是影響模具鋼密度的主要因素。但由于模具鋼材加入的合金元素分量不到10%對模具鋼材整體的影響小，所以密度也接近鐵的密度。 2100433B

美國按模具服役條件將模具鋼分為四大類，美國金屬學(xué)會工具鋼委員會列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、塑膠模具鋼等四大類。其中，冷作模具鋼又分出12小類，熱作模具鋼9小類，塑料模具鋼2小類，塑膠模具鋼5小類。每個(gè)小類的選材又取決于三個(gè)主要因素：

◆ 尺寸大小和形狀的復(fù)雜性，

◆ 被加工的材料，

◆ 耐久性要求或設(shè)計(jì)壽命。

模具鋼冷作模具鋼

（1）分為五組：W組、O組、A組、D組、S組。

◆ W組即水淬模具鋼，有11個(gè)鋼種，7個(gè)碳素模具鋼，含碳量從0.7%-1.3%。

◆ O組即油淬冷作模具鋼（俗稱油鋼），有4個(gè)鋼種，含碳量在0.85%-1.55%，

◆ A組即空淬中合金冷作模具鋼，有9個(gè)鋼種，含碳量從0.5%-2.25%。

◆ D組即高碳高鉻冷作模具鋼，有7個(gè)鋼種，含碳量0.9%-2.5%。

◆ S組即耐沖擊工具鋼，有7個(gè)鋼種，含碳量0.4%-0.6%。

用于冷作模具還有高速鋼（HSS組）和超高速鋼（SHSS組），鈷基硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金（HA組），粉末鋼和工程陶瓷（PIM組），碳鎢工具鋼（F組），特殊用途工具鋼（L組）。

（2）冷軋模具鋼的選用

冷軋模具鋼的主系列是高硬冷作類，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60- 62，主要用S類和部份A類和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模，如汽車外型沖壓件，主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復(fù)合材料。

高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應(yīng)用迅速增長。主要是有高的"抗壓強(qiáng)度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。

粉末模具鋼有優(yōu)良的耐磨壽命，硬度不大高HRC60-62，應(yīng)用相當(dāng)多。

碳素工具鋼在壽命10萬件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應(yīng)用范圍。

模具鋼熱軋模具鋼

美國熱軋模具鋼分二大類：熱軋模具鋼，和超級熱強(qiáng)合金。

熱軋模具由于在有溫度的條件下工作，要求材料具有熱強(qiáng)性和熱耐磨性，為了保證模具的使用壽命模具要冷卻，熱冷交替模具會出現(xiàn)龜裂，即熱疲勞裂紋，所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。

按熱強(qiáng)性排列的主系列進(jìn)行選材:

低合金調(diào)質(zhì)模具鋼（6G，6F2，6F3）→中鉻熱作模具鋼（H11、H12、H13）→鎢熱作模具鋼（H21，H22）。

非標(biāo)準(zhǔn)的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時(shí)效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時(shí)，可以選擇6H1，6H2。

當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時(shí)，可以選擇D2，D4→M2，M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的，但其熱疲勞性（即冷熱抗疲勞裂紋）很差，不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。

模具鋼塑料模具鋼

美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家，以P來表示為主，共分為五類。

◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類鋼含碳量很低，主要是美國早期及用擠壓成型制模法，要求冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長。芯部超低碳可使淬火時(shí)變形量最小。

◆調(diào)質(zhì)型塑料模具：P20，P21。塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數(shù)在預(yù)硬狀態(tài)時(shí)使用。

◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13，而L2和S7，O1和A2也有應(yīng)用。這一類的特點(diǎn)是：

（1）基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時(shí)的熱強(qiáng)性好。

（2）含鉻較高，大氣腐蝕性好。

（3）淬透性極好，適用于大模塊。

◆不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模，主要鋼號有420，414L，440，416。

◆時(shí)效鋼是經(jīng)過時(shí)效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時(shí)效鋼；另一類是18Ni馬氏體時(shí)效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強(qiáng)度、高韌性的材料。用于力學(xué)性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。

塑料模具鋼的選用

薄壁的塑料箱體，生產(chǎn)批量在小于10萬件時(shí)，用P20，P21預(yù)硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用414L。

高壽命的普通塑料模，用P6或P20，經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大時(shí)，可用O1，S7。腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用420。

非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強(qiáng)用420。

高溫?zé)峁绦运芰夏Ｓ肏13和S7或滲碳鋼P(yáng)4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。

模具鋼塑膠模具鋼

塑膠模具鋼分預(yù)硬普通塑膠模具鋼，預(yù)硬優(yōu)質(zhì)塑膠模具鋼，預(yù)硬高硬度塑膠模具鋼，預(yù)硬抗腐鏡面塑膠模具鋼，抗腐鏡面塑膠模具鋼5小類塑膠模具鋼質(zhì)量等級分配

模具類別以美國SPI-SPE 為標(biāo)準(zhǔn)分下列各類。

一、101類模（SPI-SPE 標(biāo)準(zhǔn)1，000，000 啤或以上，長期精密生產(chǎn)模）

1、需要詳細(xì)模具結(jié)構(gòu)圖。

2、模胚材料硬度最低為 280BN。（DME #2 鋼 / 4140 鋼）

3、有膠位的內(nèi)模件鋼材一定要見硬至 48~50HRC。其余零件如行位，壓鎖，壓條等亦應(yīng)為硬件。

4、頂針板要有導(dǎo)柱。

5、行位要有硬片。

6、如有需求的話，上模，下模及行位要有溫度控制。

7、所有運(yùn)水道，建議采用無電浸鎳或用420 不銹鋼做模板。這樣可防止生銹及清理垃圾。

8、需要直身鎖或斜鎖。

二、102類模。 （不超過1，000，000 啤，大量生產(chǎn)模具。）

1、需要詳細(xì)模具結(jié)構(gòu)圖。

2、模胚材料硬度最低為 280BHN。（DME #2 鋼 / 4140 鋼）

3、有膠位的內(nèi)模件鋼材要見硬至最低 48~52HRC，其余有用的零件亦應(yīng)同一處理。

4、建議采用直身鎖或斜鎖。

5、下列項(xiàng)目可能或不需要。視乎最終生產(chǎn)數(shù)量而定。建議報(bào)價(jià)時(shí)如采用下列項(xiàng)目要檢查清楚是否需要：

A、頂針板導(dǎo)柱。

B、行位硬片。

C、電鍍運(yùn)水孔。

D、電鍍模腔。

三、103類模（少于500，000 啤，中量生產(chǎn)模。）

1、需要詳細(xì)模具結(jié)構(gòu)圖。

2、模胚材料硬度最小為 165BHN。 （DME #1 鋼 / 1040 鋼）

3、內(nèi)模鋼材為 P20（28~32HRC）或高硬度（36~38HRC）。

4、其余要求視乎需要而定。

四、104類模（少于100，000 啤，少量生產(chǎn)模）

1、需要模具結(jié)構(gòu)圖。

2、模胚材料 P20（28~32HRC）可用軟鋼或鋁。（1040 鋼）

3、內(nèi)模件可用鋁，軟鋼或其它認(rèn)可金屬。

4、其余要求視乎需要而定。

五、105類模。 （少于500 啤，首辦?；蛟囼?yàn)?zāi)＃?

可用鋁鑄鐵或環(huán)氧樹脂或任何材料只要有足夠強(qiáng)度可生產(chǎn)最少測試數(shù)量便可。

1．冷作模鋼

冷作模具鋼主要用于制造對冷狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓制成型的模具。如：冷沖裁模具、冷沖壓模具、冷拉深模具、壓印模具、冷擠壓模具、螺紋壓制模具和粉末壓制模具等。冷作模具鋼的范圍很廣，從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼到粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼。

2．熱作模具鋼

熱作模具鋼主要用于制造對高溫狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓力加工的模具。如：熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。常用的熱作模具鋼有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具鋼；對特殊要求的熱作模具鋼，有時(shí)采用高合金奧氏體耐熱模具鋼制造。

3．塑料模具用鋼

由于塑料的品種很多，對塑料制品的要求差別也很大，對制造塑料模具的材料也提出了各種不同的性 能要求。所以，不少工業(yè)發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)形成了范圍很廣的塑料模具用鋼系列。包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、滲碳型 塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時(shí)效硬化型塑料模具鋼、耐蝕塑料模具鋼、易切塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、馬氏體時(shí)效鋼以及鏡面拋光用塑料模具鋼等。