TOOLOX工模具钢的特点及应用

佛山市顺德区腾鸿杰钢材有限公司

1 概述

2008年是一个让整个中华民族乃至世界人民都刻骨铭心的一年，模具行业也同样激动人心。汇率调整、美元波动、铁矿价格一再上涨、油价上调，这些与我们密切相关的产业影响着我国现代化工业的生存与发展，导致钢材价格上涨、物价上涨。因此更多的人开始更加关注成本压力，在模具钢材行业也同样竞争激烈。

目前模具钢市场进口品牌大致如下：UDDEHOLM/瑞典、BOHLER/奥地利、SSAB/瑞典、Groditz/德国、HITACHI/日立、DAIDO/大同。其中我们可以发现瑞典钢厂比往年增加了一个SSAB，这个钢厂的产品其实很早就已经被我国各大用户认可，其中最具代表性的耐磨钢、高强度钢有HARDOX、WELDOX，目前他们的TOOLOX产品也进入了模具应用领域。由于此钢种非常独特且对我们模具工业的发展至关重要，因此本文着重讲述此钢种的应用特点。

2 TOOLOX工模具简介

2.1 TOOLOX来自瑞典SSAB钢厂的工具钢

提到SSAB，大家可能更多的会想到ASSAB，即“一胜百”。有些人可能会问这两个公司有什么关系吗?首先前者是瑞典的公司且是钢厂，而后者是总部位于新加坡的贸易型公司。那么可能又有人会问，SSAB与UDDHOLM钢厂之间是否有什么关系?据了解，SSAB原先是专做高强度钢、耐磨钢板，也为ASSAB提供预硬钢。SSAB钢厂拥有目前世界上最好的钢板淬火线和回火线，且热轧钢的品质也是世界最高的。世上有那么多的钢厂，5—15mm的预硬钢板又有几个钢厂可以生产的出来?因此这种厚度规格的料在当今市场上是无法找到的第二家的。

Toolox工具钢是完全不同于市场现有传统工具钢的全新概念的工具钢,采用SSAB先进的CSR冶金工艺和独特的热处理技术生产制造,主要特点是:

所有Toolox钢均由SSAB钢厂预硬,所有钢板均经过认真检测,所有性能都有保证；

由于采用独特的成分设计,以及独特的热处理技术,所有钢板的内应力非常小,材料的尺寸稳定性非常好；

拥有ESR钢的纯净性能,S含量小于0.003%,P含量小于0.010%；

Toolox材料的晶粒非常细小,碳化物析出非常少；

Toolox 材料的镜面抛光性能非常好；

Toolox材料的蚀刻性能非常好；

Toolox材料非常适合氮化以及PVD涂层处理；

Toolox材料的韧性非常优秀；

Toolox材料的焊接性能非常优异；

Toolox 材料还可以采用火焰切割的加工方法,仅需铣掉少量的硬化层,Toolox材料的性能保持不变.

2.2 目前唯一能预硬到45-48HRC的工具钢

有些读者可能会问，NAK80,DH2F,FDAC、NIMAX、2738H、S136H不都是很硬吗?但我们通过查阅技术资料不难发现这几种预硬钢都在HRC42以下。

2.3 材料的均匀性及可加工性

因为有这么高的硬度大家肯定会去想它能加工得动吗，好加工吗?因为TOOLOX的材质十分均匀，再加上合金成份的特殊匹配，因此确保了良好的加工性。

2. 4 不需热处理，降低模具的制作风险

日本丰田公司对中国的热处理行业是这样评价的，他们说中国是做不好热处理的，尤其是真空热处理。他们之所以这样说是因为他们发现我们国内很多热处理厂设备简陋，工艺不规范，大件产品小件产品均放在一个炉里淬火，且没有热电耦，温度得不到很好的控制，因此做出的产品质量就不可能稳定。但这些风险对拓达钢/TOOLOX来讲根本不存在，原因是它在出厂时就已预硬到了一定的硬度。有人会说TOOLOX硬度再硬只不过才45HRC，而2344,8407淬火之后都要达到52HRC。其实对于这个问题SSAB钢厂并不是没有考虑过，而是就目前市场对淬火钢的使用角度来看，尤其是压铸模具钢淬火的硬度均在45—48HRC之间。而做塑胶硬模的，如PC+GL或PA+GL的模具考虑耐磨性因此大多数使用者均将8407淬硬到52HRC，但由于硬度过高，所以模具开裂的问题就时有发生了。这里我认为大多使用者都存在一个误区，认为钢材越硬就越耐磨，模具寿命就越高,主要取决于钢材的纯洁度和碳化物分布的均匀性，通过我们对玻璃纤维的模具磨损试验得知事实并非如此。打个最简单的比方，众所周知，玻璃的表面是很硬的，超过HRC60，但它也是最容易破碎的。

2.5 大大缩短模具的生产周期

由于它不需热处理因此在模具制作周期上大缩短，尤其像手机模。模具开发的周期相当之短，据我们对比亚迪、富士康等公司的了解，他们的手机模具最短在48小时内就必须要生产出来。他们在没有用拓达钢之前基本都用2738、S136、2344、8407等材料先淬好火后再加工使用。这样一来淬火后的钢材加工只能用线割或慢丝来做，加工难度很大。且由加工热引起的加工应力就自然会导致模具变形，增加修模的难度。而爱立信公司曾用拓达钢在没有进行任何表面处理的情况下模次可达5000000次。拓达钢确实解决了手机模具的生产周期问题，保证更多更好的新型号手机及时走向市场。

2.6 极大的耐磨性和稳定性

S S A B 钢厂的主打产品就是生产高强度钢板WELLDOX及耐磨钢板HARDOX和汽车用钢DOCOL，而TOOLOX是在上述几类材料基础上研发而成，兼具高强度和耐磨性，由于TOOLOX经过了特殊的热处理工艺，因此内应力非常低，尺寸稳定性非常好，如案例：4米长导轨加工后整体变形量只有0.1毫米，1.8米齿轮条加工后只有惊人的0.136毫米。在我国的徐工和三一重工的最高端产品领域合作近十年。

2.7 优异的抛光性能，与其他工具钢相比，抛光时间能缩短1/3

一般钢材为了提高钢材的纯净度大多采用电渣重溶/ESR工艺处理，而TOOLOX是采用CSR工艺处理。这也是为什么钢材从钢厂出来时都有厚厚的黑色的氧化皮的原因所在。而TOOLOX却无一点氧化皮，且表面非常平整。看过拓达钢的人无不对此表示质疑和称赞，质疑的是它为什么会没有氧化皮，称赞的是这么大的一张钢板为什么能做的这样平整，硬度如此之高。大多数的预硬钢板都是外面硬芯部软，而拓达钢能达到芯部硬度与表面硬度差在3HRC以内（其他品牌钢种是5HRC)。根据下面的表格看出TOOLOX的抛光性能更是达到了惊人的14000#，而韧性更是以数倍的优势体现。

2. 8 特别适合氮化，PVD涂层处理和晒纹（蚀刻）处理

由于TOOLOX特殊的成分设计和材质的纯净性及硬度的均匀性造就了它的表面很好氮化性能，尤其容易得到比较厚的渗层和较高的表面硬度，氮化后可达到非常好的强度效果，尤其是氮化层和基体结合紧密，不会产生剥落等现象，并且钢材的基体比较硬，这一点很重要。

而PVD涂层，建议在氮化层上面进行PVD处理，由于氮化层已经具备很高的硬度，在高硬度的氮化层上面进行PVD处理，使得从基体到氮化层及PVD处理层有良好的硬度过渡，PVD结合非常紧密，效果非常好，例如把玻璃比作氮化层或者是PVD涂层，海绵比作模具钢，那么就算它的表面硬度很高可基体较软而最终导致整体失效。

晒纹（蚀刻）效果是否好，与材料的纯洁度和均匀性有很大的关系，TOOLOX的材料是具有超高纯净度的钢材，P、S含量及非金属氧化物含量非常低，独特的热处理工艺技术，晶粒细小并且均匀，碳化物析出少，能有像TOOLOX这么好的基体组织是非常难得的，因此做晒纹处理效果非常优秀,特别适合拉丝等高要求的晒纹，其晒纹效果得到意大利权威部门的最高评价及认证：迄今为止最好的钢材！

2.9 电火花加工性能极佳

电火花加工无论在模具加工还是在机械加工方面都越来越得到应用，原因是它解决很多NC所不能解决的加工问题。由于在放电的过程中会产生高温，因此对工件的表面会造成脆而硬的白层，因此在工件的加工处硬度会很高，而且易发生断裂、影响抛光效果等诸多问题。因此要求钢材需要很好的稳定性，而TOOLOX刚好具备这一要求，尤其是它的镜面电火花会更有突出的表现，这一点是其它钢材所不及之处。

2.10它具备完善的质量体系

SSAB的钢板每张均做检测，无论是探伤还是硬度及力学性能测试都有着严格的流程。而其它钢厂包括同类的各大钢厂都是批量进行检测，因此像我们在使用国内钢材做模具时，时常会发生当一块板上出现问题，这一整批料上都会出现同样的问题。因为检测流程较松，有问题的钢板流向市场而给客户带来巨大的损失。TOOLOX与其它厂家不同之处就是他们将每一块检测合格的钢板做好编号及标注好炉号，且将其数据放在它们的网站上，是目前世界上唯一一家有足够保障将其力学性能保证在质保书上的钢厂，任何想使用它的人都可以直接登录官网查得到它的尺寸及硬度，且随时更新数据。

3 TOOLOX钢在模具行业的应用

上面提到了拓达钢的诸多特点，那么它到底给我们带来了什么呢?我们先从模具行业来讲，就拿海尔模具当中的一个产品上来讲吧，当尺寸大而壁薄的情况下，所用的模具材料也自然很薄，该司之前选用过DAC55、SKD61、SKD11、S136等材料均因淬火后变形量太大而失败，而如果选用一般的预硬材料模具寿命又会有影响；可能有人会问是否可以用一般预硬钢在氮化到所要硬度?我们知道就算是氮化，也是有变形量存在的，最少有0.1mm的变形公差存在，并且这么薄的工件料又如何去返修呢?由于TOOLOX的特殊工艺和具备全世界最好的淬火生产线，生产的TOOLOX几乎没有应力，后续加工后几乎不变形，因此海尔模具准确无误的选用了TOOLOX。

在压铸模具方面TOOLOX的表现更是非常突出，比如像铝镁合金的手机外壳、电脑外壳均有很好的表现。目前在镁合金模具领域像以比亚迪为代表的公司正在越来越多的使用TOOLOX，TOOLOX也为他们节省了很多成本；受比亚迪的邀请参加了他们公司举办的供应商大会，大家在一起讨论如何控制成本、如何确保品质、如何会更有竞争力。大家都对DELL公司成本控制感到惊叹，对日本的迪斯尼乐园的成功运营感到十分佩服；我想TOOLOX似乎像电影里的救世主，在当今日品目繁多的模具钢市场中它脱颖而出，使大家耳目一新。

4 TOOLOX工模具的应用注意事项

上面提到了关于拓达钢的很多优点，难道它就一点缺点都没有吗?世界上没有任何可以称作完美的东西，TOOLOX也不例外，很多用过TOOLOX的人可能都知道，它的防锈能力不比S136(与NAK80相当)，原因是它并不属于不锈钢系列，细心的人可能会发现，TOOLOX的Cr的含量远远低于S136。但为什么有些人还用TOOLOX来替代S136来做一些模具产品呢?原因有很多种，客户在做一些高寿命、高光洁度的模具时往往会选用S136的材料，这种情况下产品材质对钢材的腐蚀并不是很强，因此客户充分的抓住了TOOLOX不用再次热处理而且同样具备高耐磨性、高抛光性的优势而选择了TOOLOX，但是如果是做PVC、POM这样的塑料产品时就必须采用表面处理来提高防酸性能。

5 结束语

工具钢作为基础行业的基础，作为模具行业的重要组成部分，它的变化更新无时无刻都备受关注，TOOLOX的问世具备一定的时代义，它似乎预示着我国的模具产业不再像以前一样仅仅做一些粗而大的产品，而是朝着高精密、高要求、高技术含量的方向在发展，它的问世也同样激励了我国特钢冶炼技术的发展。