Thép khuôn dập nguội chủ yếu được sử dụng cho các khuôn dập, cắt phôi, tạo hình, uốn, ép đùn nguội, kéo nguội, khuôn luyện kim bột, v.v. Nó đòi hỏi độ cứng cao, khả năng chống mài mòn cao và độ dẻo dai đủ. Nói chung được chia thành hai loại: loại thông dụng và loại đặc biệt. Ví dụ, thép khuôn dập nguội thông dụng ở Hoa Kỳ thường bao gồm bốn mác thép: 01, A2, D2 và D3. Bảng 4 so sánh các mác thép hợp kim khuôn dập nguội thông dụng ở các nước khác nhau. Theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản, các loại thép khuôn dập nguội chính có thể sử dụng là dòng SK, bao gồm thép công cụ cacbon dòng SK, 8 loại thép công cụ hợp kim dòng SKD và 9 loại thép tốc độ cao dòng SKHMO, tổng cộng 24 mác thép. Tiêu chuẩn thép công cụ hợp kim GB/T1299-2000 của Trung Quốc bao gồm tổng cộng 11 loại thép, tạo thành một loạt tương đối hoàn chỉnh. Với sự thay đổi trong công nghệ gia công, vật liệu gia công và nhu cầu về khuôn mẫu, các dòng cơ bản ban đầu không thể đáp ứng được nhu cầu. Các nhà máy thép Nhật Bản và các nhà sản xuất thép khuôn mẫu lớn của châu Âu đã phát triển thép khuôn mẫu gia công nguội chuyên dụng, và dần hình thành các dòng thép khuôn mẫu gia công nguội tương ứng; sự phát triển của các loại thép khuôn mẫu gia công nguội này cũng chính là hướng phát triển của thép khuôn mẫu gia công nguội nói chung.
Thép khuôn dập nguội tôi bằng không khí hợp kim thấp
Với sự phát triển của công nghệ xử lý nhiệt, đặc biệt là việc ứng dụng rộng rãi công nghệ tôi chân không trong ngành công nghiệp khuôn mẫu, để giảm thiểu biến dạng khi tôi, một số loại thép biến dạng siêu nhỏ tôi bằng không khí hợp kim thấp đã được phát triển trong và ngoài nước. Loại thép này đòi hỏi khả năng tôi cứng và xử lý nhiệt tốt, có độ biến dạng nhỏ, độ bền và độ dẻo dai tốt, và có khả năng chống mài mòn nhất định. Mặc dù thép khuôn dập nguội hợp kim cao tiêu chuẩn (như D2, A2) có khả năng tôi cứng tốt, nhưng hàm lượng hợp kim cao và giá thành cao. Do đó, một số loại thép biến dạng siêu nhỏ hợp kim thấp đã được phát triển trong và ngoài nước. Loại thép này thường chứa các nguyên tố hợp kim Cr và Mn để cải thiện khả năng tôi cứng. Tổng hàm lượng các nguyên tố hợp kim thường nhỏ hơn 5%. Nó thích hợp để sản xuất các chi tiết chính xác với số lượng sản xuất nhỏ và các khuôn mẫu phức tạp. Các mác thép tiêu biểu bao gồm A6 của Hoa Kỳ, ACD37 của Hitachi Metals, G04 của Daido Special Steel, AKS3 của Aichi Steel, v.v. Thép GD của Trung Quốc, sau khi tôi ở 900°C và ram ở 200°C, có thể duy trì một lượng austenit nhất định và có độ bền, độ dẻo dai và độ ổn định kích thước tốt. Nó có thể được sử dụng để chế tạo khuôn dập nguội dễ bị sứt mẻ và gãy vỡ. Tuổi thọ sử dụng cao.
Thép khuôn tôi bằng ngọn lửa
Để rút ngắn chu kỳ sản xuất khuôn, đơn giản hóa quy trình xử lý nhiệt, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất khuôn, Nhật Bản đã phát triển một số loại thép khuôn gia công nguội đặc biệt đáp ứng yêu cầu tôi lửa. Một số loại tiêu biểu bao gồm SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8) của Aichi Steel, HMD5, HMD1 của Hitachi Metal, thép G05 của Công ty Thép Đặc biệt Datong, v.v. Trung Quốc đã phát triển loại thép 7Cr7SiMnMoV. Loại thép này có thể được sử dụng để nung nóng lưỡi dao hoặc các bộ phận khác của khuôn bằng súng phun oxy-axetylen hoặc các thiết bị gia nhiệt khác sau khi khuôn được gia công, sau đó làm nguội bằng không khí và tôi. Nói chung, nó có thể được sử dụng trực tiếp sau khi tôi. Do quy trình đơn giản, nó được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản. Loại thép tiêu biểu của loại thép này là 7CrSiMnMoV, có khả năng tôi cứng tốt. Khi thép φ80mm được tôi dầu, độ cứng ở khoảng cách 30mm từ bề mặt có thể đạt 60HRC. Sự khác biệt về độ cứng giữa lõi và bề mặt là 3HRC. Khi tôi bằng ngọn lửa, sau khi nung nóng sơ bộ ở 180~200°C và nung nóng đến 900-1000°C để tôi bằng súng phun, độ cứng có thể đạt trên 60HRC và lớp cứng dày hơn 1,5mm.
Thép khuôn dập gia công nguội có độ bền cao, khả năng chống mài mòn cao
Để nâng cao độ dẻo dai của thép khuôn dập nguội và giảm khả năng chống mài mòn của thép, một số công ty sản xuất thép khuôn lớn của nước ngoài đã liên tục phát triển một loạt các loại thép khuôn dập nguội có cả độ dẻo dai cao và khả năng chống mài mòn cao. Loại thép này thường chứa khoảng 1% cacbon và 8% crom. Với việc bổ sung molypden, vanadi, silic và các nguyên tố hợp kim khác, các cacbua của nó mịn, phân bố đều, và độ dẻo dai của nó cao hơn nhiều so với thép loại Cr12, trong khi khả năng chống mài mòn tương đương. Độ cứng, độ bền uốn, độ bền mỏi và độ bền gãy của chúng đều cao, và độ ổn định chống tôi cũng cao hơn so với thép khuôn loại Cr12. Chúng thích hợp cho các máy đột dập tốc độ cao và máy đột dập nhiều trạm. Các loại thép tiêu biểu của loại thép này là DC53 của Nhật Bản với hàm lượng vanadi thấp và CRU-WEAR với hàm lượng vanadi cao. DC53 được tôi ở 1020-1040°C và độ cứng có thể đạt 62-63HRC sau khi làm nguội bằng không khí. Thép này có thể được tôi ở nhiệt độ thấp (180 ~200℃) và tôi ở nhiệt độ cao (500~550℃), độ dẻo dai có thể cao gấp 1 lần so với D2, và khả năng chịu mỏi cao hơn 20% so với D2; sau khi rèn và cán CRU-WEAR, nó được ủ và tôi hóa ở 850-870℃ với tốc độ dưới 30℃/giờ, làm nguội đến 650℃ và thả ra, độ cứng có thể đạt 225-255HB, nhiệt độ tôi có thể được chọn trong khoảng 1020~1120℃, độ cứng có thể đạt 63HRC, tôi ở 480~570℃ tùy theo điều kiện sử dụng, cho thấy hiệu quả làm cứng thứ cấp rõ rệt, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai tốt hơn D2.
Thép cơ bản (Thép tốc độ cao)
Thép tốc độ cao được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài để chế tạo khuôn dập nguội hiệu suất cao, tuổi thọ dài nhờ khả năng chống mài mòn và độ cứng khi nung tuyệt vời, ví dụ như thép tốc độ cao tiêu chuẩn chung của Nhật Bản SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Để đáp ứng yêu cầu của khuôn dập, độ dẻo dai thường được cải thiện bằng cách giảm nhiệt độ tôi, độ cứng khi tôi hoặc giảm hàm lượng cacbon trong thép tốc độ cao. Thép nền được phát triển từ thép tốc độ cao, và thành phần hóa học của nó tương đương với thành phần nền của thép tốc độ cao sau khi tôi. Do đó, số lượng cacbua dư sau khi tôi nhỏ và phân bố đều, giúp cải thiện đáng kể độ dẻo dai của thép so với thép tốc độ cao. Hoa Kỳ và Nhật Bản đã nghiên cứu các loại thép nền với mác VascoMA, VascoMatrix1 và MOD2 vào đầu những năm 1970. Gần đây, DRM1, DRM2, DRM3, v.v. đã được phát triển. Chúng thường được sử dụng cho các khuôn dập nguội yêu cầu độ dẻo dai cao hơn và độ ổn định chống tôi tốt hơn. Trung Quốc cũng đã phát triển một số loại thép cơ bản, chẳng hạn như 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi và các loại thép khác. Loại thép này có độ bền và độ dẻo dai tốt, được sử dụng rộng rãi trong ép đùn nguội, đột dập nguội tấm dày, bánh xe cán ren, khuôn dập nổi, khuôn dập đầu nguội, v.v., và có thể được sử dụng làm khuôn ép đùn nóng.
Thép khuôn luyện kim bột
Thép khuôn dập hợp kim cao cấp loại LEDB được sản xuất bằng các quy trình thông thường, đặc biệt là các vật liệu có tiết diện lớn, có các cacbua eutectic thô và phân bố không đồng đều, làm giảm nghiêm trọng độ dẻo dai, khả năng mài và tính đẳng hướng của thép. Trong những năm gần đây, các công ty thép đặc biệt lớn của nước ngoài sản xuất thép dụng cụ và khuôn dập đã tập trung vào việc phát triển một loạt thép tốc độ cao luyện kim bột và thép khuôn dập hợp kim cao cấp, dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của loại thép này. Sử dụng quy trình luyện kim bột, bột thép được phun sương làm nguội nhanh và các cacbua hình thành mịn và đồng đều, giúp cải thiện đáng kể độ dẻo dai, khả năng mài và tính đẳng hướng của vật liệu khuôn. Nhờ quy trình sản xuất đặc biệt này, các cacbua mịn và đồng đều, khả năng gia công và hiệu suất mài được cải thiện, cho phép bổ sung hàm lượng cacbon và vanadi cao hơn vào thép, từ đó phát triển một loạt các loại thép mới. Ví dụ, các dòng thép DEX của Datong (Nhật Bản, DEX40, DEX60, DEX80, v.v.), dòng HAP của Hitachi Metal, dòng FAX của Fujikoshi, dòng VANADIS của UDDEHOLM, dòng ASP của Erasteel (Pháp) và thép dụng cụ và khuôn mẫu luyện kim bột của công ty CRUCIBLE (Mỹ) đang phát triển nhanh chóng. Việc tạo ra một loạt các loại thép luyện kim bột như CPMlV, CPM3V, CPMlOV, CPM15V, v.v., giúp cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai so với thép dụng cụ và khuôn mẫu được sản xuất bằng các quy trình thông thường.
Thời gian đăng bài: 02/04/2024
