五金冲压模具设计自学指南：SKD11 钢材特性及应用

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正文开始

1、冲压模具常用钢材一览表

1.1. SKD11钢的特性（工具钢）

SKD11模具钢

SKD11模具钢是日本的工具钢牌号，由日立和大同钢厂生产。日立的SKD11叫SLD（最新改良版叫SLD-MAGIC），大同钢厂的SKD11叫DC11。这两种在大陆都有，工厂是行业内最有名的，价格也是最高的。这个牌子在中国也有生产，钢质和日本钢差不多，但价格很有竞争力。

中文名称；SKD11模具钢

材料名称：模具钢材

品牌: SKD11

材质标准：JIS G4404:2000

1.2. SKD11钢的特性（工具钢）

SKD11模具钢基本信息

材料热处理硬度：HRC58-60SKD11为高碳高铬合金工具钢，经热处理后具有较高的硬度和磨蚀性，淬硬性强，尺寸稳定性好，适合制作高精度、长寿命的冷作模具及热固性塑料模具。

SKD11特性：韧性好及抗高温疲劳性能，能耐温度聚变，适合高温下长期工作，切削性能及抛光性能良好

1.3. SKD11钢特性（工具钢）

SKD11模具钢应用介绍

厚度不大于6mm的薄板，高效落料模具。冲孔模及压花模，各种剪刀、镶刀片，木工刀片，滚丝模及耐磨滑块冷镦模，热固性树脂成型模，高级量规等。深拉伸、冷挤压模具。

SKD11使用方法（仅供参考）

1.“淬火+回火”状态下使用

2.在“淬火+冷处理+回火”状态下使用（适用于精度、尺寸稳定性要求较高）

3、在“淬火+回火+氮化处理”状态下使用（适合表面硬度要求较高）

4、深冷处理：为获得最高的硬度和尺寸稳定性，模具淬火后立即深冷至-70至-80℃，保温3-4小时，再进行回火处理。深冷处理后的工具或模具的硬度比传统热处理高，硬度高达1-3HRC。对于形状复杂、尺寸变化大的零件，深冷处理时有开裂的风险。

5、模具或工件经氮化处理后，表面形成一层硬度很高、有一定抗腐蚀性能的硬化组织。

6、经525℃氮化处理后，工件表面硬度约为1250HV，氮化时间对氮化层的影响见下表。氮化时间（小时）20 30 60氮化层深度mm 0.25 0.30 0.35

7、工件经570℃软氮化处理后表面硬度约为950HV，通常软氮化处理2小时后硬化层深度可达10-20um，磨削模具毛坯或在低温回火状态下工作，易产生裂纹，应在较小的磨削进给量和良好的水冷条件下反复磨削，以防止裂纹的产生。

当采用线切割加工形状复杂或者尺寸较大的模具时，模具在最终经过线切割加工时，通常会遇到开裂的问题。

为了防止开裂，建议采用气体淬火、高温回火等措施，减少热处理应力，或对模架进行型腔预处理。

1.4. SKD11钢的特性（工具钢）

SKD11模具钢材料特性

SKD11为日本JIS标准牌号，为高耐磨强韧通用冷作模具钢、高碳高铬合金工具钢、真空脱气精炼钢。钢质纯净，淬透性好，淬火变形小。淬硬性好。钢经球化退火软化，切削加工性好。碳化物颗粒细小均匀，因不断添加钼、钒等强化元素，不用担心淬火开裂。硬度高，高耐磨共晶碳化物均匀，韧性高，不易开裂，淬火后硬度>62HRC。

525℃氮化处理时间为20h/30h/60h，氮化层深度为0.25mm/0.30mm/0.35mm，工件表面硬度为1250HV；570℃氮化处理时间为2h，氮化层深度10~20μm，工件表面硬度950HV[1]

1.5. SKD11钢材特性（工具钢）

SKD11模具钢对应牌号

中国GB标准牌号Cr12MoV、台湾cNS标准牌号SKD11、德国DlN标准材料号1.26o1、德国DIN标准牌号X165CrM0v12、日本Jis标准牌号sKD11、韩国Ks标准牌号sTD11、意大利UN1标准牌号X165CrM0W12KU、瑞典SS标准牌号2310、西班牙UNE标准牌号X160CrM0V12、美国AISi/SAE标准牌号D3、俄罗斯ROCT标准牌号X12M。

1.6. SKD11钢材特性（工具钢）

SKD11模具钢的化学成分

低温 1.40-1.60

模具钢

硅 Si 0.40

锰 Mn 0.50

铬 Cr 11.00-13.00

钼 Mo 0.80-1.20

钒 V 0.30

1.7. SKD11钢的特性（工具钢）

SKD11模具钢热处理

淬火：预热至700-750℃，再加热至1000-1050℃，在静止空气中冷却。如果钢材厚度超过6英寸，则加热至980-1030℃，并在油中淬火以获得更好的硬化效果。回火：加热至150-200℃，在此温度停留，然后在静止空气中冷却。硬度：HRC 61或以上。退火：加热至800-850℃，在此温度下停留1-3小时，并在炉中使其逐渐冷却。锻造：900～1050℃。

1.8. SKD11钢的特性（工具钢）

SKD11模具钢应用

1. 生产由常用材料（SECC/SPCC）制成的小批量模具零件、冲头和冲针。

2.送进模版及脱料板。

3.成型模具零件等。

2.1. DC53钢特性（工具钢）

DC53

DC53是日本大同特殊钢公司由SKD11改良而来的一种新型冷作模具钢，其技术规格收录于日本工业标准（JIS）G4404，克服了SKD11在高温回火硬度及韧性方面的弱点，将在通用及精密模具领域全面取代SKD11的一种高强度、强韧的通用冷作模具钢。

中文名DC53

用途：落料模、冷成型模

技术规格日本工业标准 (JIS) G4404

线切割的实用特点 优点

2.2. DC53钢特性（工具钢）

DC53简介

经适当的热处理后，强度和韧性优良，高温回火硬度可达62~63HRC。

DC53的韧性在冷作模具钢中是首屈一指的，用DC53制成的工具很少出现开裂或断裂，大大提高了工具的使用寿命。

通过高温回火，降低了线切割加工后的残留应力。因此，抑制了大型模具及要求精度的模具线切割加工后的裂纹及变形。

实用特点：

线切割的优势

2.3. DC53钢特性（工具钢）

DC53 应用程序

1.落料模、冷成型模、冷拉伸模

2. 成型辊和冲头

●精密冲压模具。

●线切割精密落料模具及各种用途的冲压模具。

●难加工材料塑性变形的工具。

●冷锻、深拉、滚丝模具。

其他

●高速落料冲床、不锈钢板冲床。

●出厂状态：HB255

2.4. DC53钢特性（工具钢）

DC53化学成分

碳C：1.00

硅 Si：0.91

锰Mn：0.32

铬 Cr：8.00

钼 Mo：2.00

钒 V： 0.28

磷：0.007

2.5. DC53钢特性（工具钢）

DC53 主要功能

（1）切削加工性、磨削加工性良好。切削加工性、磨削加工性比SKD11好，因此刀具寿命较长，加工工时较少。

（2）热处理方面的优势：淬火硬化能力较SKD11高，可改善真空热处理时硬度不足的缺陷。

（3）线切割加工的优点：高温回火可以降低残余应力，消除残余奥氏体，可以防止线切割加工引起的开裂和变形。

（4）表面硬化处理的优点：表面硬化处理后的表面硬度比SKD11高，从而提高了模具性能。

（5）补焊工作上的优势：由于预热和后热温度比SKD11低，补焊工作比较简单。特性：通用冷作模具钢，硬度高，韧性高DC53模具钢

2.6. DC53钢特性（工具钢）

DC53 主要应用

适用于：大量前向送料模具，生产SUS材料，模具零件，冲头，针头等。

3.1. SKH9钢特性（高速钢）

SKH9钢

SKH9钢在国际上得到广泛应用，取代了W型高速工具钢SKH2。碳化物组织细小、整齐、分布均匀。且组织均匀。因此，耐磨性和皮性比较均衡。特别是由于只增加或减少碳含量，所以不破坏高温特性，又能连续显著地改变钢的性能。要求重整时宜用低碳钢，要求硬度和耐磨性时宜用高碳钢。冷加工塑性、切削加工性和磨削性也较好。

3.2. SKH9钢特性（高速钢）

SKH9钢的化学成分（%）：

碳：0.8-0.9

硅：≤0.45

铬：3.8-4.5

锰：≤0.45

钼：4.5-5.5

钒：1.6-2.2

钨：5.5-6.7

磷：0.03

硫：0.01

3.3. SKH9钢特性（高速钢）

SKH9 钢材详情

锻造：1.100～900℃

退火：加热至800-850℃，保温2至4小时，随炉逐渐冷却。

淬火：预热至550-600℃，再加热至950℃，再加热至a：1,220～1250℃；b：1,200℃～1230℃。油中淬火，但油温须为40-60℃（a.一般工具；b.要求韧性的复杂工具）

回火：加热至550-570°C，保持此温度，然后在静止空气中冷却。回火必须重复两次。

硬度：HRC63℃以上。

4.1. ASP23钢特性（粉末钢）

ASP-23模具钢介绍

ASP23 是铬钼钒粉末高速钢

钢材特性：ASP23是一种铬钼钒粉末钢，具有以下特性：

高耐磨性（抗磨粒磨损）

高抗压强度

非常好的淬硬性

韧性好

热处理后尺寸稳定性好

良好的抗回火软化性能

模具寿命：

根据不同的应用选择合适的硬度

高耐磨性

高韧性，避免因崩裂或开裂而导致模具早期失效

耐磨性高的材料往往存在韧性低的问题，因此，许多事例表明，兼具高耐磨性和韧性对模具寿命来说是最重要的。

ASP23 是一种采用粉末冶金制成的工具钢，兼具最佳的耐磨性和韧性

4.2. ASP23钢特性（粉末钢）

ASP23模具钢ASP23化学成分

ASP23化学成分：

碳（C）1.28

铬（Cr） 4.2

钨（W） 6.4

钼（Mo） 5.0

钒（V） 3.1

4.3. ASP23钢特性（粉末钢）

特征

①模具寿命

根据不同的用途使用正确的硬度、高耐磨性和高韧性，以避免模具因碎裂或开裂而早期失效。

耐磨性高的材料往往存在韧性低的问题，因此，许多实例表明，同时具有高的耐磨性和韧性对于模具寿命来说是非常重要的。

ASP-23 是一种采用粉末冶金法制造的工具钢，兼具耐磨性和韧性的优点。

②模具制造

机械加工性 热处理 磨削热处理 尺寸稳定性 表面处理

高合金工具钢的加工和热处理通常比低合金工具钢困难，因此模具的制造成本也较高。用粉末冶金法制造的ASP-23的机械加工性比用常规方法制造的高合金工具钢好，热处理的尺寸稳定性也好且容易预测。而且由于其高硬度、高韧性和高温回火特性，特别适合进行表面处理，例如PVD镀钛。

（二）ASP-23的特点

高耐磨性（耐磨粒磨损） 高抗压强度 非常好的淬硬性 良好的韧性 热处理时具有良好的尺寸稳定性 良好的抗回火软化性能

4.4. ASP23钢特性（粉末钢）

ASP23模具钢ASP-23用途

高韧性钢材；适用于各种高精度冲压，大规模生产硅钢片、SUS、端子模具零件、冲针、冲头等。

4.5. ASP23钢特性（粉末钢）

ASP23模具钢ASP-23热处理

软退火

在保护气氛下加热至850℃-900℃，均热后以每小时10℃的速度冷却至700℃，然后排气冷却。

缓解压力

模具粗加工后应加热至600C-700C，均温后保温两小时，缓慢冷却至500C，然后空冷。

淬火处理

预热温度：450C-500C和850C-900C

奥氏体化温度：下图根据要求硬度选择1050C-1180C

ASP23模具在淬火时必须进行保护，避免氧化和脱碳

* 在 560°C 温度下回火三次（每次回火一小时）后的硬度。

下图是真空炉、保护气炉、流化粒子炉均热后建议保温时间。

注：保温时间=模具加热到奥氏体化温度后需要的保温时间

下图为盐浴炉450C、850C两级预热后，在淬火槽中所需的总保温时间。

淬火介质

在真空炉中，高速和足够的正压（2-5 bar）气体冷却在盐浴炉或流化颗粒炉中，550C等温（分级）淬火高速惰性气体

注1：模具淬火必须持续冷却至50C左右然后立即回火

注2：当模具要求最佳韧性时，采用分级淬火或高压气体冷却

回火

对于冷作模具，无论采用何种奥氏体化温度，都必须进行560℃回火，回火三次，每次回火应保温至少一小时，每次回火后必须冷却至室温。试验后的残余奥氏体量小于1%

尺寸变更

淬火回火后尺寸变化

热处理：奥氏体化温度在1050C-1130C之间，随后在560C回火三次，每次一小时。

试件尺寸：80x80x80 mm 和 100x100x25 mm

尺寸变化：长度、宽度、厚度增加+0.03%-0.13%

4.6. ASP23钢特性（粉末钢）

ASP23模具钢深冷处理

若模具需要保持最稳定的尺寸，可按照以下方法进行深度冷冻处理

淬火后须立即冷却至-70~80，保温1-3小时，再进行回火及深冷处理，硬度会增加1HRC左右。避免使用形状复杂的模具，以免增加破裂风险。

抗高温回火软化

不同操作温度下硬度随保温时间的变化

奥氏体化温度：1050C-1130C

回火温度：560C回火三次，每次保温一小时

红硬性

奥氏体化温度：1180℃

回火温度：560℃回火三次，每次保温数小时

4.7. ASP23钢特性（粉末钢）

ASP23模具钢氮化处理

建议在专用盐浴炉中短时间处理，以产生2-20微米的扩散层，可以减少工具表面的摩擦。

1. PVD

物理气相沉积法在工作温度为200°C-500°C的条件下涂覆高耐磨涂层。ASP-23在560°C下回火，因此在涂覆过程中不存在尺寸变化的危险。

2. CVD

化学气相沉积是在1000℃左右的高温下涂覆高耐磨涂层，涂覆完成后模具还需在真空炉中进行淬火和回火处理。

5.1 YG20硬质合金钢的特点

YG20

金属YG20是模具钢的一种，具体来说是碳化钨型硬质合金，不需热处理，内外硬度均匀，用于大批量生产，适合制作冲压模具，如冲压手表零件、乐器弹簧片等；冲压电池壳、牙膏管等的模具。

外文名

YG20

化学成分

碳化钨WC：80%、钴CO：20%

平均粒径

1.8

密度g/cm3

13.4-13.80

5.2. YG20硬质合金钢的特点

YG20基本介绍

YG20化学成分：WC：80%、CO：20%

YG20平均粒径：1.8

YG20密度g/cm3 13.4-13.80

YG20弯曲强度：≈3100

YG20硬度：85-87HRA

5.3. YG20硬质合金钢的特点

YG20应用

高硬度钢；适用于高精度、高速度、大批量生产，以及生产SUS材料产品的模具冲头、冲头销和零件。

5.4. YG20硬质合金钢的特点

YG20性能特点

硬质合金焊接刀片

高硬度（86-93HRA，相当于69-81HRC）；

热硬性好（可达900-1000℃，保持60HRC）；

耐磨性好。

硬质合金刀具的切削速度比高速钢高4～7倍，刀具寿命提高5～80倍，用于制造模具、量具，寿命比合金工具钢高20～150倍，可切削50HRC左右的硬质材料。

但硬质合金性脆，不能切削加工，很难制成复杂的整体刀具，因此常将其制成不同形状的刀片，通过焊接、粘接、机械夹紧等方式安装在刀体或模体上。