DC53与Toolox44、XW-42、SKD11性能对比

　　------应用在五金冲压成型模具

　　五金冲要模具对所用工具钢的性能要求如下:

　　1. 耐磨性;

　　2. 冲击韧性;

　　3. 抗压强度;

　　4. 尺寸稳定性;

　　5. 表面硬度;

　　国内常用的冷冲模具钢主要为: 国产的Cr12MoV,Cr12Mo1V1 ,国产DC53;进口的SKD11, DC53, D2 等材料. 相比较传统的冷作工具钢,瑞典的SSAB集团所生产的Toolox产品,应用在五金冲压模具方面有一些比较独到的优点,主要从五金冲压成型模具所需要的性能,和传统的冷作工具钢做一些对比.

　　1.耐磨性:

　　应用在五金冲压模具方面,磨损主要存在两种形式: 磨粒磨损和粘着磨损.

　　1) 磨粒磨损: 由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。其特征是在摩擦副对偶表面沿滑动方向形成划痕磨粒磨损对材料本身的硬度以及成分有很大的关系,Toolox44由于成分的特殊性,以及硬度HRC45-48的范围,抗磨粒磨损的性能相对比较弱一些.但是在抗粘着磨损方面效果非常好.

　　2) 粘着磨损: 粘着磨损又称咬合磨损，它是指滑动摩擦时摩擦接触面局部发生金属粘着，在随后相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒从零件表面被拉拽下来或零件表面被擦伤的一种磨损形式。避免粘着磨损的方法:选择合适有较好韧性,表面粗糙度小的材料,采用表面处理(氮化或者涂层),限制摩擦表面温度等措施.Toolox44的抗粘着磨损效果好.

　　2.韧性: Toolox44 典型值30J,出厂所有钢板经过检测确认

　　SKD11 系列, 约5J左右,需要经过淬火+回火,不能保证

　　DC53, 约10 J左右,需要经过淬火+回火,不能保证

　　3.抗压屈服强度(20摄氏度):

　　Toolox44, HRC 45, 1300MPa

　　SKD11, XW-42, HRC 62, 2200MPa

　　HRC 60, 2150MPa

　　HRC 55, 1900MPa

　　HRC 50, 1650MPa

　　DC53,ASSAB88, HRC 62, 2500MPa

　　HRC 60, 2350MPa

　　HRC 55, 2050MPa

　　HRC 50, 1700MPa

　　从屈服强度来看,Toolox44 由于硬度比较低,相对的屈服强度也比较小,因此Toolox44材料就不太适合高速冲以及过大的冲击压力条件下工作的模具.

　　4.尺寸稳定性:

　　主要是指材料经过淬火+回火后,由材料内应力而产生的变形,以及因为机械加工导致的尺寸变形. 这和热处理后残留奥氏体的含量以及碳化物析出面积比例有关,残留奥氏体和碳化物析出所占面积比例越小,尺寸稳定性越好.残余奥氏体随着时间的推移,会逐步转变为马氏体,而马氏体的体积大于奥氏体,因此,残留奥氏体和碳化物析出越多,产生的内应力越大,也就更加容易产生变形.

　　Toolox系列材料碳化物析出和残留奥氏体面积比例仅为6.4%左右,而通常XW-42和D53由于产地和热处理条件和技术的不同,会有很大的不确定性.

　　一般一胜百,日立,大同等公司专业的热处理条件下,

　　SKD11,DC 53 ,1020-1040, 低温回火170-200,HRC60-62, 残留奥氏体 20%-25%左右

　　高温回火500摄氏度, HRC58-60残留奥氏体10-15%左右,

　　Toolox系列的材料的尺寸稳定性:4000mm长度内,变形量0.1mm.

　　5.表面硬度:

　　Toolox系列的材料非常适合表面处理,很多模具需要材料的综合力学性能,即基体的高强度和表面的高硬度高耐磨性相结合的综合性能,而Toolox材料优秀的表面处理能力,能很好地解决这个问题.

　　由于Toolox材料的成分设计,氮化层和基体结合非常紧密,通常模具钢的氮化层都会产生细微裂纹,如果微裂纹连接起来,容易造成氮化层剥落,Toolox材料有非常优异的韧性,不会产生氮化层剥落的问题.Toolox44可以表面氮化到HV850(约HRC65左右).建议氮化温度:510-530度.

　　DC53和SKD11,Cr 12MoV系列的材料表面氮化性能不好.

　　由于Toolox44材料氮化后,表面硬度比较高,所以模具表面的拉伤等现象大大减少,使得产品品质更加优良.

　　6.抗回火性能:

　　由于Toolox系列的材料,经过高温约640度左右回火,因此抗回火性能优异.

　　结论:

　　1. 针对大尺寸的,五金冲压成型模具来说,Toolox系列材料,尤其是Toolox44材料对比目前市场上通用的冷作工具钢SKD11/XW-42/DC53,具有很多优势,也存在不足.

　　2. Toolox44具有如下优势:

　　1) 尺寸稳定性好;

　　2) 韧性好;

　　3) 表面处理性能好,可以得到很高的表面硬度;

　　4) 抗粘着磨损性能好.

　　5) 由于Toolox44是预硬度钢,无需热处理,因此省去了热处理时间,不需要再次热处理,也降低了热处理带来的各种风险,大大降低模具制造商的综合成本.

　　3. Toolox44作为冲压模具用钢的劣势:

　　1) 硬度比较低,抗磨粒磨损的能力比较差,不适合高速薄片冲压;

　　2) 屈服强度相对比较低,不太适合高压力的冲压模具

　　4. Toolox44由于具备良好的韧性,尺寸稳定性,以及低应力,良好的表面处理等性能,是对尺寸稳定性要求高,韧性好,表面硬度高的大尺寸较厚板的冲压成形模具。