Koudbewerkingsmatrijzenstaal wordt voornamelijk gebruikt voor stempelen, stansen, vormen, buigen, koud extruderen, koudtrekken, poedermetallurgiematrijzen, enz. Het vereist een hoge hardheid, hoge slijtvastheid en voldoende taaiheid. Het wordt over het algemeen onderverdeeld in twee categorieën: algemeen type en speciaal type. In de Verenigde Staten omvat algemeen koudbewerkingsmatrijzenstaal bijvoorbeeld meestal vier staalsoorten: 01, A2, D2 en D3. Een vergelijking van de staalsoorten van algemeen koudbewerkingsgelegeerd matrijsstaal in verschillende landen is weergegeven in Tabel 4. Volgens de Japanse JIS-norm zijn de belangrijkste typen koudbewerkingsmatrijzenstaal die gebruikt kunnen worden de SK-serie, waaronder SK-serie koolstofgereedschapsstaal, 8 SKD-serie gelegeerd gereedschapsstaal en 9 SKHMO-serie snelstaal, in totaal 24 staalsoorten. De Chinese GB/T1299-2000-norm voor gelegeerd gereedschapsstaal omvat in totaal 11 staalsoorten, wat een relatief complete reeks vormt. Door veranderingen in verwerkingstechnologie, verwerkte materialen en de vraag naar matrijzen, voldoet de oorspronkelijke basisserie niet langer aan de behoeften. Japanse staalfabrieken en grote Europese fabrikanten van gereedschaps- en matrijzenstaal hebben speciaal koudbewerkingsmatrijzenstaal ontwikkeld en geleidelijk aan bijbehorende series koudbewerkingsmatrijzenstaal gevormd. De ontwikkeling van deze koudbewerkingsmatrijzenstaalsoorten is tevens de ontwikkelingsrichting van koudbewerkingsmatrijzenstaal in het algemeen.
Laaggelegeerd luchtgehard koudbewerkingsmatrijsstaal
Met de ontwikkeling van warmtebehandelingstechnologie, met name de wijdverbreide toepassing van vacuümharding in de matrijzenindustrie, zijn er in binnen- en buitenland laaggelegeerde, luchtgekoelde microdeformatiestalen ontwikkeld om vervorming tijdens het afschrikken te verminderen. Dit type staal vereist een goede hardbaarheid en warmtebehandeling. Het heeft een geringe vervorming, een goede sterkte en taaiheid, en een zekere slijtvastheid. Hoewel standaard hooggelegeerd koudbewerkingsmatrijzenstaal (zoals D2, A2) een goede hardbaarheid heeft, heeft het een hoog legeringsgehalte en is het duur. Daarom zijn er in binnen- en buitenland laaggelegeerde microdeformatiestalen ontwikkeld. Dit type staal bevat over het algemeen de legeringselementen Cr en Mn om de hardbaarheid te verbeteren. Het totale gehalte aan legeringselementen is doorgaans <5%. Het is geschikt voor de productie van precisieonderdelen in kleine series, zoals complexe matrijzen. Representatieve staalsoorten zijn onder andere A6 uit de Verenigde Staten, ACD37 van Hitachi Metals, G04 van Daido Special Steel, AKS3 van Aichi Steel, enz. Chinees GD-staal kan na afschrikken bij 900 °C en temperen bij 200 °C een bepaalde hoeveelheid rest-austeniet behouden en heeft een goede sterkte, taaiheid en vormvastheid. Het kan worden gebruikt voor het maken van koudstempelmatrijzen die gevoelig zijn voor afbrokkeling en breuk. Lange levensduur.
Vlamgehard vormstaal
Om de productiecyclus van matrijzen te verkorten, het warmtebehandelingsproces te vereenvoudigen, energie te besparen en de productiekosten te verlagen, heeft Japan speciale koudvervormingsmatrijzen ontwikkeld die geschikt zijn voor vlamafschrikking. Typische voorbeelden zijn SX105V (7CrSiMnMoV) en SX4 (Cr8) van Aichi Steel, HMD5 en HMD1 van Hitachi Metal, en G05 van Datong Special Steel Company. China heeft 7Cr7SiMnMoV ontwikkeld. Dit type staal kan worden gebruikt om de matrijs of andere onderdelen te verwarmen met een autogeenbrander of andere verwarmingselementen nadat de matrijs is bewerkt, waarna deze aan de lucht wordt afgekoeld en afgeschrikt. Over het algemeen kan het direct na het afschrikken worden gebruikt. Vanwege het eenvoudige proces wordt het in Japan veel gebruikt. Het meest representatieve staaltype van deze soort is 7CrSiMnMoV, dat een goede hardbaarheid heeft. Bij het afkoelen van staal met een diameter van 80 mm in olie kan de hardheid op een afstand van 30 mm van het oppervlak 60 HRC bereiken. Het verschil in hardheid tussen de kern en het oppervlak bedraagt 3 HRC. Bij vlamafkoeling, na voorverwarmen op 180-200 °C en verhitten tot 900-1000 °C voor afkoeling met een spuitpistool, kan de hardheid meer dan 60 HRC bereiken en een geharde laag van meer dan 1,5 mm worden verkregen.
Zeer taai, zeer slijtvast koudbewerkingsmatrijsstaal
Om de taaiheid van koudvervormd matrijsstaal te verbeteren en de slijtvastheid te verminderen, hebben enkele grote buitenlandse fabrikanten van matrijzenstaal achtereenvolgens een reeks koudvervormde matrijsstalen ontwikkeld met zowel een hoge taaiheid als een hoge slijtvastheid. Dit type staal bevat doorgaans ongeveer 1% koolstof en 8% chroom. Door de toevoeging van molybdeen, vanadium, silicium en andere legeringselementen zijn de carbiden fijn en gelijkmatig verdeeld, waardoor de taaiheid veel hoger is dan die van Cr12-staal, terwijl de slijtvastheid vergelijkbaar is. De hardheid, buigsterkte, vermoeiingssterkte en breuktaaiheid zijn hoog, en de temperbestendigheid is ook hoger dan die van Cr12-matrijsstaal. Het is geschikt voor hogesnelheidsstempels en meerstationaire stempels. Representatieve staalsoorten van dit type zijn het Japanse DC53 met een laag vanadiumgehalte en CRU-WEAR met een hoog vanadiumgehalte. DC53 wordt gehard bij 1020-1040 °C en bereikt na afkoeling aan de lucht een hardheid van 62-63 HRC. Het kan worden getemperd bij lage temperatuur (180-200 °C) en bij hoge temperatuur (500-550 °C), waardoor de taaiheid tot 1 keer hoger kan zijn dan die van D2 en de vermoeiingsweerstand 20% hoger is. Na het smeden en walsen door CRU-WEAR wordt het gegloeid en geaustenitiseerd bij 850-870 °C met een snelheid van minder dan 30 °C/uur, afgekoeld tot 650 °C en vervolgens ontdooid, waardoor de hardheid 225-255 HB kan bereiken. De afschriktemperatuur kan worden gekozen in het bereik van 1020-1120 °C, waardoor de hardheid 63 HRC kan bereiken. Getemperd bij 480-570 °C, afhankelijk van de gebruiksomstandigheden, met een duidelijk secundair hardingseffect, zijn de slijtvastheid en taaiheid beter dan die van D2.
Basisstaal (Snelstaal)
Snelstaal wordt in het buitenland veel gebruikt voor de productie van hoogwaardige, duurzame koudbewerkingsmatrijzen vanwege de uitstekende slijtvastheid en roodhardheid, zoals het Japanse standaard snelstaal SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Om aan de eisen van de matrijs te voldoen, wordt de taaiheid vaak verbeterd door de afschriktemperatuur of de afschrikhardheid te verlagen of het koolstofgehalte in het snelstaal te verminderen. Matrixstaal wordt ontwikkeld uit snelstaal en de chemische samenstelling ervan is na afschrikken gelijk aan die van het matrixstaal. Hierdoor is het aantal resterende carbiden na afschrikken klein en gelijkmatig verdeeld, wat de taaiheid van het staal aanzienlijk verbetert ten opzichte van snelstaal. De Verenigde Staten en Japan onderzochten begin jaren zeventig basisstaalsoorten met de kwaliteiten VascoMA, VascoMatrix1 en MOD2. Recent zijn DRM1, DRM2, DRM3, enz. ontwikkeld. Deze worden over het algemeen gebruikt voor koudbewerkingsmatrijzen die een hogere taaiheid en een betere temperbestendigheid vereisen. China heeft ook een aantal basisstaalsoorten ontwikkeld, zoals 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi en andere staalsoorten. Dit type staal heeft een goede sterkte en taaiheid en wordt veel gebruikt bij koud extrusie, koud ponsen van dikwandige platen, draadwalsen, stempels, koudvervormingsmatrijzen, enz., en kan ook als warm extrusiematrijzen worden gebruikt.
Poedermetallurgie matrijsstaal
LEDB-type hooggelegeerd koudbewerkingsmatrijzenstaal, geproduceerd via conventionele processen, met name materialen met een grote doorsnede, vertoont grove eutectische carbiden en een ongelijkmatige verdeling, wat de taaiheid, slijpbaarheid en isotropie van het staal ernstig vermindert. De afgelopen jaren hebben grote buitenlandse fabrikanten van speciaalstaal, die gereedschaps- en matrijzenstaal produceren, zich geconcentreerd op de ontwikkeling van een reeks poedermetallurgisch snelstaal en hooggelegeerd matrijzenstaal, wat heeft geleid tot een snelle ontwikkeling van dit type staal. Door het poedermetallurgische proces koelt het vernevelde staalpoeder snel af en zijn de gevormde carbiden fijn en uniform, wat de taaiheid, slijpbaarheid en isotropie van het matrijsmateriaal aanzienlijk verbetert. Dankzij dit speciale productieproces zijn de carbiden fijn en uniform, en worden de bewerkbaarheid en slijpprestaties verbeterd, waardoor een hoger koolstof- en vanadiumgehalte aan het staal kan worden toegevoegd en een reeks nieuwe staalsoorten kan worden ontwikkeld. Zo ontwikkelen bijvoorbeeld de DEX-serie van Datong uit Japan (DEX40, DEX60, DEX80, enz.), de HAP-serie van Hitachi Metal, de FAX-serie van Fujikoshi, de VANADIS-serie van UDDEHOLM, de ASP-serie van Erasteel uit Frankrijk en het poedermetallurgische gereedschaps- en matrijzenstaal van het Amerikaanse bedrijf CRUCIBLE zich snel. Door de vorming van een reeks poedermetallurgische staalsoorten zoals CPM1V, CPM3V, CPM1OV, CPM15V, enz., zijn de slijtvastheid en taaiheid aanzienlijk verbeterd ten opzichte van gereedschaps- en matrijzenstaal dat met conventionele processen wordt vervaardigd.
Geplaatst op: 2 april 2024
