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摘 要：相对于我国而言,西方发达国家的冷作工磨具钢具有种类多、性能强等优点,在各个领域当中都应用了这一材料,并且也能够满足社会的要求.正因为西方发达国家采用了比较先进的技术,这就促进了钢材质量的飞速发展,但是从我国的发展现状来看,冷作工磨具钢的发展仍然比较落后,为改变这一现象,我们需要吸取国外发达国家的成功经验,不断应用先进的炼钢工艺.本文就K系列冷作工磨具钢种类及特性进行分析,以供参考.
关 键 词：K系列；冷作工磨具钢；粉末冶金；特性
从整体上来看,我国的冷作工磨具钢已经形成了多个系列,其中所涉及到的钢材种类有十多种,在一定程度上满足了社会的需求,但从另一个方面来讲,我国经济虽然发展速度非常快,但是由于起步比较晚,这就导致当前的冷作工磨具钢并不能够与社会技术发展同步,并不能够满足社会高端产品的需求.另外,我国还有很多都是采用落后的炼钢技术来生产产品,导致产品出现各种缺陷,并不能够促进钢材质量的发展.总而言之,我们必须要结合国外的成功经验来对冷作工磨具钢进行深入研究,只有这样才能够在生产过程中采用合适的钢材,从而降低经济成本,在国际市场中取得竞争优势.本文首先分析了K系列冷作工磨具钢的种类与化学成分,然后根据这一类参数阐述了这一系列的冷作工磨具钢的用途与国内的发展.
一、K系列冷作工磨具钢的种类
在K系列的冷作工磨具钢当中,根据其含钢合金的多少可以将其分为三种：首先是低合金冷作工磨具钢,这一种钢材当中含有的钢合金元素在5%以下；其次是中合金冷作工磨具钢,这一种钢材中所含有的钢合金元素一般在5～10%之间；再次是高合金冷作工磨具钢,这一种钢材中所含有的钢合金元素都超过10%,其中还可以将这一类钢材分为含有8%Cr钢与12%Cr钢.（1）8%Cr钢.目前,在国际上已开发了几种新的钢种,这些也就称之为8%Cr钢,这些钢具有加强的抗压强度,稳定性极高,可以将其运用在磨损较为强烈的不锈钢当中.在钢材当中,正因为其中的铬元素只有8%,因此其中的碳元素也就不多,在很大程度上增加了8%Cr钢的韧性.（2）12%Cr钢.国际上有一部分开发出来的钢种我国并没有记载,通过分析,这些钢材当中存在少量的钨元素,这些钨元素的主要功能是为了增加钢材的韧性以及抗磨能力.最后是粉末冶金冷作工磨具钢.一般来说,这一种钢材的制作方法也就是先将其炼制成钢水,然后再将其采用一定的设备熔制成钢锭,最后再将其打造成我们需要的材料.正因为是将钢水直接倒入电渣炉当中,电渣炉可以将钢水当中的杂质去除,从而有效的保证了型钢的质量.采用这种方法炼制出来的型钢,虽然其中含有的碳元素以及钢合金元素都相对较高,但是它的性能也比普通型钢的性能要高很多.
二、K系列冷作工磨具钢的主要用途
不同种类的冷作工磨具钢有不同的用途,以下对几种常用型钢的用途进行分析：1）K100.这一类钢材可以当做冲切工具、木工工具、剪刀刀片等,另外,还可以当做测量工具、塑料模具或者应用在制药工业当中的冲压工具.2）K105.这一类钢的韧性极强,我们可以将其当做高性能切削工具使用,也可以当做冲压工具应用在制药工业与陶瓷工业当中；3）K110.这一类钢的用途与K105大致相似.4）K329.此类钢一般会当做高复合机加工刀具应用在纸张制作工业当中,或者是当做圆环形剪刀刀片应用在15mm以上的厚板材当中.5）K340.这类钢可以当做木工工具或者冷成型工具应用在工业当中,也可以当做造币工具.6）K360.当做压花工具制作艺术品,还可以当做剪刀刀片应用于纸张切割当中.7）K390.这一种钢的用途特别广泛,可以当做冲却工具应用在各种工业当中；可以当做排距应用在纸张工业或者其他相关工业当中；还可以将其应用在塑料加工工业当中.
三、国内外在冷作工模具钢方面的差距
1.基础研究
根据K系列各钢号间的性能,可对材料进行合理的选用,有效地发挥所选材料的效能,从而降低生产成本.该表是基础研究的一个方面,是钢种间的横向比较,属于工作量较庞大的基础研究,说明国外在冷作工具钢方面比国内做了更多的研究工作.我国还需要在基础研究方面下大力气,不能仅停留于单个钢号性能的研究,需做些比较性的研究,以便使用户更容易选用理想的钢材.
2.炼钢方法
常规的炼钢方法是电炉熔炼法,至今国内绝大部分钢材仍采用此法冶炼.而国外在几十年前就开始逐渐减少普通的电炉炼钢,不断增加炉外精炼、电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等先进炼钢法,目的是为了适应汽车制造业、微电子业和IT业的发展.因为随着汽车工业的发展,汽车的表面质量越来越重要.而汽车模具都是大型模具,任何钢材内部的缺陷如气孔、夹渣、偏析和裂纹等都可能引起产品表面的缺陷.采用普通电炉炼钢则内部缺陷过多,已无法满足高质量模具的需要,因此促进了炉外精炼、电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等先进炼钢法的应用.微电子业和IT业的迅猛发展更促进了电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等三种炼钢法的应用.K系列冷作工模具钢主要采用真空炉外精炼、电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等四种炼钢法.
3.型材尺寸和利用率
国外高级优质冷作工模具钢的型材厚度或直径可达500mm左右,其碳化物偏析轻微,夹杂物、疏松孔隙和气体含量很少,这是由于应用了电渣重熔炼钢法所致.国内由于大部分钢厂仍沿用传统的电炉炼钢法,少量使用炉外精炼,这两种方法制造的钢材尺寸（厚度或直径）一旦超过150mm,碳化物偏析将极为严重,同时心部将伴随大量夹杂物、疏松孔隙和气体,采用锻造方法也很难改善.因此,我国必须扩大电渣重熔炼钢法的应用,提高电渣重熔炼钢水平,以满足超大型材的制造要求.
在型材的利用率上,国外高级优质冷作工模具钢的利用率明显高于国内.因为国外高级优质钢在钢锭成型后首先将冒口充分去除,锻造和退火软化后将表面进行大余量的加工,以充分去除表面缺陷和脱碳层.经过这样处理后的供货型材整体质量差异极小,基本上可做到100%的可利用.而国内的许多型材由于冒口和表面缺陷未能充分去除,常常导致大量钢材无法利用,利用率远低于国外的,最终用户的材料使用成本反而高于国外的.
四、结束语
国内的冷作工模具钢分为退火状态和压力加工状态两种供货形式.退火状态保证珠光体级别和碳化物偏析在合格范围内,也就是所供应的钢已经过充分锻打加软化退火,以确保碳化物偏析达到合格级别,该种钢可被称作保证质量钢.国外的K系列冷作工模具钢则不同,只有退火软化状态供货,锻造改性工序由钢厂完成,用户只要直接加工使用,确保质量和使用寿命,因此可以将国外高级优质冷作工模具钢称作保证质量钢.当前及今后,国内必须借鉴发达国家的模式,改为退货软化状态一种供货模式,锻造改性由钢厂完成,为用户提供保证质量钢,以避免用户选错材料及造成浪费和对国内钢材的误解.