模具钢 A2 美国芬可乐

A2介绍

  A2热处理后硬度高于SKD11，高温（500-520℃）回火后可达60-62HRC高硬度，在强度方面超过SKD11。
  2、 韧性度是SKD11的两倍。A2的韧性在冷作模具钢中较为突出，因此，用A2制造的很少出现裂纹和崩裂，大大提高了使用寿命。   3、
线切割加工后的残余应力，经高温回火减少了残余应力。因此，大型模具和要求精密之模具在线切割加工后的裂纹和变形得到抑制。   4、
切削性超过SKD11。A2的切削性优于SDK11。因此，使用A2可增加模具寿命和减少加工工序。
用途：冲栽模具/冷作成型模具/冷拉模具/成型轧辊/冲头/线切割加工的精密冲裁及各种用途冲压模/难加工材料的塑性变形用具。   实用特性:
  (1)被切削性，被研磨性良好。 被切削性，被研磨性皆比SKD11优秀，所以加工工具寿命较长，加工工时数较省。   (2)在热处理上之优点
淬火硬化能比SKD11高，所以可改善真空热处理时硬度不足之缺陷。   (3)在线切割加工上之优点
藉高温回火可减轻残留应力及消除残留沃斯田铁，能防止线切割加工产生龟裂、变形之困扰。   (4)在表面硬化处理上之优点
表面硬化处理后表面硬度比SKD11高，因此可提高模具性能。   (5)在修补焊接作业上之优点 由于预热及后热温度均比SKD11低，所以修补焊接作业较简便。
特点：通用冷作模具钢,高硬度,高韧性。

用途

●精密冲压模 。   

●线切割加工的精密冲裁模及各种用途冲压模 。   

●难加工材料的塑性变形用工具 。   

●冷锻、深拉和搓丝用模 。   

其他   

●高速冲裁冲头、不锈钢板冲头 。   

●拉伸模，卷边模，压花模，磨损性塑料成型模。   

●出厂状态:HB230-250

化学成分

  碳C ：0.95～1.05   硅Si：0.20～0.40
  锰 Mn：0.45～0.75   铬 Cr：4.75～5.00   钼 Mo：2.00   钒 V： 0.28

A2基本性能

  A2是在SKD11(Cr12Mo1V1)基础上改进的冷作模具钢，常规热处理条件下，残余奥氏体几乎全部分解，一般可省略深冷处理，在较强硬度下仍可保持较高的韧性。

一实验设计

  A2经1040℃
淬火和520～530℃高温回火后，硬度HRC可达60～62，韧性为Cr12Mo1V1的两倍，是目前常用的冷作模具钢中*高的，且切削性、磨削性较好，电加工变质层残余应力小，残余奥氏体极少，碳化物细小并分布均匀。
  因模具受力情况较复杂，有些模具工作零件需具备一些特殊的力学性能，若按标准的热处理工艺往往无法达到理想的工作性能要求，需通过热处理对硬度、韧性和耐磨性等基本特性作适当调整，以达到模具*佳工作状态．淬火温度和回火温度则是热处理的主要工艺参数，本文着重研究A2的回火特性。

二实验设计

  实验中，对A2热处理规范略作一些变化，适当调整了淬火温度，回火温度取6档，即100℃
，200℃ ，300℃ ，400℃ ，500℃
，600℃。100℃回火选用101-2型干燥箱进行加热，其余采用SX-25-12型箱式电阻炉加热，每个回火温度取两个试样。
  硬度测试选用金属洛氏硬度试验，在常温下进行，采用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计。
  冲击试验采用10mm×10mm×55mm无缺口试样，在JB30B冲击试验机上进行，冲击能量为0.3 KN.m或0.15 KN.m。

实验结果与分析

  ⒈硬度值
  对每个试样各取3个不同位置点测硬度，得出各回火温度下的硬度值，综合各试样的硬度值，A2在100～500℃回火时，硬度值变化并不大；在400℃中温回火时硬度略高，标准热处理回火后的硬度峰值一般在520℃左右；在600℃
高温回火后，硬度大幅下降，平均HRC硬度值仅为52．4，故回火温度不宜太高。   ⒉冲击韧性
  回火后，磨去试样表面的氧化脱碳层，测出不同回火温度下各试样的冲击值，综合各试样的冲击值，DC53在200℃回火时，平均冲击值达到60
J/cm2以上．在500℃回火时，冲击韧性较差，表现出一定的高温回火脆性．600℃以上回火冲击韧性很好，但硬度大为下降，达不到使用要求．
  实验结果表明，A2总体回火稳定性较好，在一定回火温度范围内，硬度和冲击值变化不大；在400～500℃回火时韧性大幅度下降，出现回火脆性现象；在600℃回火时，试样的韧性很高，冲击值达到85
J/cm2，但硬度大幅下降．在生产中，对于一些硬度、耐磨性要求不太高而韧性要求较高的冷作模具可采用高温回火；对硬度要求较高，同时又要具有较高韧性的冷作模具，宜采用200℃左右的低温回火．其他回火温度下的硬度和冲击值可采用合适的计算方法(如插值法、函数逼近等)预测，再用实验验证．淬火态试样中碳化物呈断续细带状分布，200℃回火后碳化物呈均匀分布，且组织内几乎不存在大块状碳化物，故韧性较好．从断口形貌看，200℃回火组织断口的解理台阶远少于淬火态试样，5000倍金相中的断口有一些小而浅的韧窝，显示其有一定的韧性．回火后，残余奥氏体转变较充分，碳化物细小并分布均匀，使韧性增加．

结论

  ⒈适当调整淬火温度后，A2在200℃回火时硬度和冲击韧性都较高；在400～500℃
回火时硬度较高，韧性大幅度下降；在600℃ 回火时冲击韧性很高，硬度显著下降．
  ⒉形状复杂的精密冲模、修整模、冷轧辊轮等工模具宜采用低温回火工艺，以使模具工作零件获得高硬度、高韧性、耐磨性好、强度高，可有效延长模具寿命，防止过度磨损、变形、开裂等早期失效现象．
  ⒊受冲击载荷较大的复杂模具可采用低淬高回工艺，以得到较高的冲击韧性，防止模具产生脆性断裂现象

模具钢分类

美国按模具服役条件将模具钢分为三大类，美国金属学会工具钢委员会列出了：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。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。每个小类的选材又取决于三个主要因素：

  ◆ 尺寸大小和形状的复杂性，

  ◆ 被加工的材料，

  ◆ 耐久性要求或设计寿命。

1.冷作模具钢   （1）分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。

  ◆ W组即水淬工具钢，有11个钢种，7个碳素工具钢，含碳量从0.7%-1.3%。

  ◆ O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%-1.55%，

  ◆ A组即空淬中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%。

  ◆ D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%-2.5%。

  ◆ S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%-0.6%。

  用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组），粉末钢和工程陶瓷（PIM组），碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）。

  （2）冷作模具钢的选用

  冷作模具钢的主系列是高硬冷作类，主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具，硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具，硬度低于 HRC60- 62，主要用S类和部份A类和*普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模，如汽车外型冲压件，主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。

  高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。

  粉末模具钢有优良的耐磨寿命，硬度不大高HRC60-62，应用相当多。

  碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。

2.热作模具钢

  美国热作模具钢分二大类：热作模具钢，和超级热强合金。

  热作模具由于在有温度的条件下工作，要求材料具有热强性和热耐磨性，为了保证模具的使用寿命模具要冷却，热冷交替模具会出现龟裂，即热疲劳裂纹，所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。

  按热强性排列的主系列进行选材:

  低合金调质模具钢（6G，6F2，6F3）→中铬热作模具钢（H11、H12、H13）→钨热作模具钢（H21，H22）。

  非标准的热作模具钢：例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时，可以选择6H1，6H2。

  当要求模具以热作耐磨性为主时，可以选择D2，D4→M2，M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的，但其热疲劳性（即冷热抗疲劳裂纹）很差，不能在急

冷急热状态下使用。

3.塑料模具钢   美国是*早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家，以P来表示为主，共分为五类。

  ◆ 渗碳型塑料模具钢：P1，P2，P3，P4，P5，P6。这类钢含碳量很低，主要是美国早期及用挤压成型制模法，要求冷塑性好，有高的挤压性能，成型后表面渗碳淬火提高表面硬度，使用寿命长。芯部超低碳可使淬火时变形量*小。

  ◆调质型塑料模具：P20，P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成为主体，大多数在预硬状态时使用。

  ◆ 中碳合金工具钢用于热固性塑料模。钢号有H13，而L2和S7，O1和A2也有应用。这一类的特点是：

  （1）基本属二次硬化金钢，500-600oC时的热强性好。

  （2）含铬较高，大气腐蚀性好。

  （3）淬透性极好，适用于大模块。

  ◆不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模，主要钢号有420，414L，440，416。

  ◆时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。

  塑料模具钢的选用

  薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时，用P20，P21预硬态（HB250～300），腐蚀性较强时用414L。

  高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。

  非高温的热固性模用P6，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。

  高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化