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世界上硬度最高的預(yù)硬工具鋼、顛覆性全新概念工模具鋼

   當(dāng)今許多生產(chǎn)環(huán)境都面臨著為了保持競(jìng)爭(zhēng)力而生產(chǎn)更好更快的產(chǎn)品壓力，在模具鋼材行業(yè)也同樣競(jìng)爭(zhēng)激烈。目前模具鋼市場(chǎng)進(jìn)口品牌大致如下：UDDEHOLM/瑞典、BOHLER/奧地利、SSAB/瑞典、Groditz/德國、HITACHI/日立、DAIDO/大同等。其中我們可以發(fā)現(xiàn)瑞典鋼廠比往年增加了一個(gè)SSAB，這個(gè)鋼廠的產(chǎn)品其實(shí)很早就已經(jīng)被我國各大用戶認(rèn)可，其中最具代表性的耐磨鋼、高強(qiáng)度鋼有Hardox、Weldox，目前他們的Toolox產(chǎn)品也進(jìn)入了模具應(yīng)用領(lǐng)域。TOOLOX通過提供具有無與倫比硬度和韌性的現(xiàn)代工具鋼來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)；由于此鋼種非常獨(dú)特且對(duì)我們模具工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，因此本文著重講述此鋼種的應(yīng)用特點(diǎn)。

1 什么是Toolox

1.1 它是一個(gè)來自瑞典SSAB鋼廠的工具鋼

   提到SSAB我想大家可能更多的會(huì)想到ASSAB，即“一勝百”。有些人可能會(huì)問這兩個(gè)公司有什么關(guān)系嗎?首先前者是瑞典的公司且是鋼廠，而后者是總部位于新加坡的貿(mào)易型公司。SSAB原先是專做高強(qiáng)度鋼、耐磨鋼板，也為ASSAB提供預(yù)硬鋼。SSAB鋼廠擁有目前世界上最好的鋼板淬火線和回火線，且熱軋鋼的品質(zhì)也是世界最高的。世上有那么多的鋼廠，5—15mm的預(yù)硬鋼板又有幾個(gè)鋼廠可以生產(chǎn)的出來?因此這種厚度規(guī)格的料在當(dāng)今市場(chǎng)上是無法找到的第二家的。

Toolox完全不同于市場(chǎng)現(xiàn)有傳統(tǒng)工具鋼的全新概念工具鋼,采用SSAB先進(jìn)的CSR冶金工藝和獨(dú)特的熱處理技術(shù)生產(chǎn)制造,主要特點(diǎn)是:

1)所有Toolox鋼均由SSAB鋼廠預(yù)硬,所有鋼板均經(jīng)過認(rèn)真檢測(cè),所有性能都有保證;交付時(shí)已淬火回火預(yù)硬隨時(shí)使用，避免熱處理風(fēng)險(xiǎn)及成本，加快制造，由于TOOLOX的生產(chǎn)是嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其強(qiáng)大的機(jī)械性能是衡量和保證

2)由于采用獨(dú)特的成分設(shè)計(jì),以及獨(dú)特的熱處理技術(shù),所有鋼板的內(nèi)應(yīng)力非常小,材料的尺寸穩(wěn)定性非常好;

3)擁有ESR鋼的純凈性能,S含量小于0.003%,P含量小于0.010%;

4)Toolox材料的晶粒非常細(xì)小,碳化物析出非常少;

5)Toolox 材料的鏡面拋光性能非常好;

6)Toolox材料的蝕刻性能非常好;

7)Toolox材料非常適合氮化以及PVD涂層處理;

8)Toolox材料的韌性非常優(yōu)秀;

9)Toolox材料的焊接性能非常優(yōu)異;

10)Toolox 材料還可以采用火焰切割的加工方法,僅需銑掉少量的硬化層,Toolox材料的性能保持不變.

1.2 目前唯一能預(yù)硬到45-48HRC的工具鋼

　　有些讀者可能會(huì)問，NAK80,DH2F,FDAC、NIMAX、2738H、S136H不都是很硬嗎?但我們通過查閱技術(shù)資料不難發(fā)現(xiàn)這幾種預(yù)硬鋼都在HRC42以下。2021年SSAB公司推出更高達(dá)50HRC的Toolox46應(yīng)用于高溫領(lǐng)域，高溫穩(wěn)定性更好。

1.3 材料的均勻性及可加工性

　　因?yàn)橛羞@么高的硬度大家肯定會(huì)去想它能加工得動(dòng)嗎，好加工嗎?因?yàn)門oolox的材質(zhì)十分均勻，再加上合金成份的特殊匹配，因此確保了良好的加工性。同時(shí)代理商廣東騰鴻杰公司提供了豐富的加工經(jīng)驗(yàn)分享，確保高效加工。

1.4 不需熱處理，降低模具的制作風(fēng)險(xiǎn)

　　日本豐田公司對(duì)中國的熱處理行業(yè)是這樣評(píng)價(jià)的，他們說中國是做不好熱處理的，尤其是真空熱處理。他們之所以這樣說是因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)我們國內(nèi)很多熱處理廠設(shè)備簡(jiǎn)陋，工藝不規(guī)范，大件產(chǎn)品小件產(chǎn)品均放在一個(gè)爐里淬火，且沒有熱電耦，溫度得不到很好的控制，因此做出的產(chǎn)品質(zhì)量就不可能穩(wěn)定。但這些風(fēng)險(xiǎn)對(duì)拓達(dá)鋼/Toolox來講根本不存在，原因是它在出廠時(shí)就已預(yù)硬到了一定的硬度。有人會(huì)說Toolox硬度再硬只不過才45HRC，而2344,8407淬火之后都要達(dá)到52HRC。其實(shí)對(duì)于這個(gè)問題SSAB鋼廠并不是沒有考慮過，而是就目前市場(chǎng)對(duì)淬火鋼的使用角度來看，尤其是壓鑄模具鋼淬火的硬度均在45—48HRC之間。而做塑膠硬模的，如PC+GL或PA+GL的模具考慮耐磨性因此大多數(shù)使用者均將8407淬硬到52HRC，但由于硬度過高，所以模具開裂的問題就時(shí)有發(fā)生了。這里我認(rèn)為大多使用者都存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為鋼材越硬就越耐磨，模具壽命就越高,主要取決于鋼材的純潔度和碳化物分布的均勻性，通過我們對(duì)玻璃纖維的模具磨損試驗(yàn)得知事實(shí)并非如此。打個(gè)最簡(jiǎn)單的比方，眾所周知，玻璃的表面是很硬的，HRC達(dá)到六十幾，但它也是最容易破碎的。

1.5 大大縮短模具的生產(chǎn)周期

   由于它不需熱處理因此在模具制作周期上大縮短，尤其像手機(jī)模。模具開發(fā)的周期相當(dāng)之短，據(jù)我們對(duì)比亞迪、富士康等公司的了解，他們的手機(jī)模具最短在48小時(shí)內(nèi)就必須要生產(chǎn)出來。他們?cè)跊]有用拓達(dá)鋼之前基本都用2738、S136、2344、8407等材料先淬好火后再加工使用。這樣一來淬火后的鋼材加工只能用線切割或慢走絲來做，加工難度很大。且由加工熱引起的加工應(yīng)力就自然會(huì)導(dǎo)致模具變形，增加修模的難度。而愛立信公司曾用拓達(dá)鋼在沒有進(jìn)行任何表面處理的情況下模次可達(dá)500,0000次。拓達(dá)鋼確實(shí)解決了手機(jī)模具的生產(chǎn)周期問題，保證更多更好的新型號(hào)手機(jī)及時(shí)走向市場(chǎng)。

1.6 極大的耐磨性和穩(wěn)定性

   SSAB鋼廠的主打產(chǎn)品就是生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼板Weldox及耐磨鋼板Hardox和汽車用鋼Docol，而Toolox是在上述幾類材料基礎(chǔ)上研發(fā)而成，兼具高強(qiáng)度和耐磨性，由于Toolox經(jīng)過了特殊的熱處理工藝，因此內(nèi)應(yīng)力非常低，尺寸穩(wěn)定性非常好，如案例：4米長導(dǎo)軌加工后整體變形量只有0.1毫米，1.8米齒輪條加工后只有驚人的0.136毫米。在我國的徐工和三一重工的最高端產(chǎn)品領(lǐng)域合作近十年，目前，越來越多的知名品牌重點(diǎn)關(guān)注并使用Toolox作為標(biāo)準(zhǔn)選材，譬如精密導(dǎo)軌、齒條、數(shù)控刀桿等行業(yè)。

1.7 優(yōu)異的拋光性能

   與其他工具鋼相比，拋光時(shí)間能縮短1/3一般鋼材為了提高鋼材的純凈度大多采用電渣重溶/ESR工藝處理，而Toolox是采用CSR工藝處理。這也是為什么鋼材從鋼廠出來時(shí)都有厚厚的黑色的氧化皮的原因所在。而Toolox卻無一點(diǎn)氧化皮，且表面非常平整。看過拓達(dá)鋼的人無不對(duì)此表示質(zhì)疑和稱贊，質(zhì)疑的是它為什么會(huì)沒有氧化皮，稱贊的是這么大的一張鋼板為什么能做的這樣平整，硬度如此之高。大多數(shù)的預(yù)硬鋼板都是外面硬芯部軟，而拓達(dá)鋼能達(dá)到芯部硬度與表面硬度差在3HRC以內(nèi)（其他品牌鋼種是5HRC)。Toolox的拋光性能更是達(dá)到了驚人的14000#，而韌性更是以數(shù)倍的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。

1. 8 特別適合氮化，PVD涂層處理和曬紋（蝕刻）處理

   由于Toolox特殊的成分設(shè)計(jì)和材質(zhì)的純凈性及硬度的均勻性造就了它的表面很好氮化性能，尤其容易得到比較厚的滲層和較高的表面硬度，氮化后可達(dá)到非常好的強(qiáng)度效果，尤其是氮化層和基體結(jié)合緊密，不會(huì)產(chǎn)生剝落等現(xiàn)象，并且鋼材的基體比較硬，這一點(diǎn)很重要。

而PVD涂層，建議在氮化層上面進(jìn)行PVD處理，由于氮化層已經(jīng)具備很高的硬度，在高硬度的氮化層上面進(jìn)行PVD處理，使得從基體到氮化層及PVD處理層有良好的硬度過渡，PVD結(jié)合非常緊密，效果非常好，例如把玻璃比作氮化層或者是PVD涂層，海綿比作模具鋼，那么就算它的表面硬度很高可基體較軟而最終導(dǎo)致整體失效。

曬紋（蝕刻）效果是否好，與材料的純潔度和均勻性有很大的關(guān)系，Toolox的材料是具有超高純凈度的鋼材，P、S含量及非金屬氧化物含量非常低，獨(dú)特的熱處理工藝技術(shù)，晶粒細(xì)小并且均勻，碳化物析出少，能有像Toolox這么好的基體組織是非常難得的，因此做曬紋處理效果非常優(yōu)秀,特別適合拉絲等高要求的曬紋，其曬紋效果得到意大利權(quán)威部門的最高評(píng)價(jià)及認(rèn)證：迄今為止最好的鋼材！

1.9 電火花加工性能極佳

　　電火花加工無論在模具加工還是在機(jī)械加工方面都越來越得到應(yīng)用，原因是它解決很多NC所不能解決的加工問題。由于在放電的過程中會(huì)產(chǎn)生高溫，因此對(duì)工件的表面會(huì)造成脆而硬的白層，因此在工件的加工處硬度會(huì)很高，而且易發(fā)生斷裂、影響拋光效果等諸多問題。因此要求鋼材需要很好的穩(wěn)定性，而Toolox剛好具備這一要求，尤其是它的鏡面電火花會(huì)更有突出的表現(xiàn)，這一點(diǎn)是其它鋼材所不及之處。

1.10它具備完善的質(zhì)量體系

　　SSAB的鋼板每張均做檢測(cè)，無論是探傷還是硬度及力學(xué)性能測(cè)試都有著嚴(yán)格的流程。而其它鋼廠包括同類的各大鋼廠都是批量進(jìn)行檢測(cè)，因此像我們?cè)谑褂脟鴥?nèi)鋼材做模具時(shí)，時(shí)常會(huì)發(fā)生當(dāng)一塊板上出現(xiàn)問題，這一整批料上都會(huì)出現(xiàn)同樣的問題。因?yàn)闄z測(cè)流程較松，有問題的鋼板流向市場(chǎng)而給客戶帶來巨大的損失。Toolox與其它廠家不同之處就是他們將每一塊檢測(cè)合格的鋼板做好編號(hào)及標(biāo)注好爐號(hào)，且將其數(shù)據(jù)放在它們的網(wǎng)站上，是目前世界上唯一一家有足夠保障將其力學(xué)性能保證在質(zhì)保書上的鋼廠，任何想使用它的人都可以直接登錄官網(wǎng)查得到它的尺寸及硬度，且隨時(shí)更新數(shù)據(jù)。

2 拓達(dá)鋼/Toolox給我們模具及機(jī)械行業(yè)帶來了什么

　　上面提到了拓達(dá)鋼的諸多特點(diǎn)，那么它到底給我們帶來了什么呢?我們先從模具行業(yè)來講，就拿海爾模具當(dāng)中的一個(gè)產(chǎn)品上來講吧，當(dāng)尺寸大而壁薄的情況下，所用的模具材料也自然很薄，該司之前選用過DAC55、SKD61、SKD11、S136等材料均因淬火后變形量太大而失敗，而如果選用一般的預(yù)硬材料模具壽命又會(huì)有影響；可能有人會(huì)問是否可以用一般預(yù)硬鋼在氮化到所要硬度?我們知道就算是氮化，也是有變形量存在的，最少有0.1mm的變形公差存在，并且這么薄的工件料又如何去返修呢?由于Toolox的特殊工藝和具備全世界最好的淬火生產(chǎn)線，生產(chǎn)的Toolox幾乎沒有應(yīng)力，后續(xù)加工后幾乎不變形，因此海爾模具準(zhǔn)確無誤的選用了Toolox。針對(duì)容易變形或產(chǎn)品出現(xiàn)毛刺或拉花的，如電視機(jī)前框模具急冷急熱要求較高的模具鋼韌性，Toolox可以避免開裂風(fēng)險(xiǎn)，在海信的應(yīng)用有較高認(rèn)知度，對(duì)于東風(fēng)汽車的橡膠模具尺寸穩(wěn)定性要求高，解決了變形問題，Toolox的特性明顯發(fā)揮重要作用，也大量被應(yīng)用于斜頂滑塊等模具配件；

   在沖壓模具，越來越多的自動(dòng)化連續(xù)模具，模板的尺寸穩(wěn)定性要求更高，比如固定板、退料板的變形直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命，折彎成型模具細(xì)長對(duì)于熱處理后的加工帶來昂貴的成本和風(fēng)險(xiǎn)，Toolox在此起到關(guān)鍵作用，令人驚訝的是厚板沖裁我們常常選用更高的硬度但卻容易崩裂，由于Toolox具有極高的韌性強(qiáng)度結(jié)合，通過表面處理比如氮化或激光淬火提高表面硬度，基體韌性有保證，從而在部分厚板沖裁方面具有非常好的表現(xiàn)；

   在熱鍛行業(yè)，Toolox具有很好的高溫性能，中眾所周知高溫下所有鋼材性能急速下降，而Toolox相對(duì)穩(wěn)定得多，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的熱鍛和電渣重熔的H13對(duì)比具有很好的服役壽命；

   在壓鑄模具方面Toolox的表現(xiàn)更是非常突出，比如像鋁鎂合金的手機(jī)外殼、電腦外殼均有很好的表現(xiàn)。目前在鎂合金模具領(lǐng)域像以比亞迪為代表的公司正在越來越多的使用Toolox，Toolox也為他們節(jié)省了很多成本；受比亞迪的邀請(qǐng)參加了他們公司舉辦的供應(yīng)商大會(huì)，大家在一起討論如何控制成本、如何確保品質(zhì)、如何會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)力。大家都對(duì)DELL公司成本控制感到驚嘆，對(duì)日本的迪斯尼樂園的成功運(yùn)營感到十分佩服；我想Toolox似乎像電影里的救世主，在當(dāng)今日品目繁多的模具鋼市場(chǎng)中它脫穎而出，使大家耳目一新。

   在機(jī)械行業(yè)方面，對(duì)力學(xué)性能要求高的行業(yè)如海洋工程、船舶、安防、礦山機(jī)械、機(jī)器人、工程、機(jī)械零配件等等，Toolox高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高耐磨性、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)完全滿足了行業(yè)的所需要求。在雙拉薄膜設(shè)備的導(dǎo)軌上成為行業(yè)極高認(rèn)知度和高度贊揚(yáng)的標(biāo)準(zhǔn)選材；

   在精密機(jī)械零部件方面，包括汽車配件等，由于TOOLOX極高的純凈度和具有強(qiáng)大而保證的機(jī)械性能，對(duì)于急件、打樣、量產(chǎn)都是非常合適的選擇；

   在數(shù)控刀桿的應(yīng)用，Toolox的高純凈度和韌性，瑞典皇家理工學(xué)院堪稱高韌性與硬度的完美結(jié)合，通過測(cè)試對(duì)比進(jìn)口H13的抗震性能非常優(yōu)秀，刀桿壽命數(shù)倍提升，刀粒損耗更少，工件的加工精度和表面質(zhì)量更高，國外品牌山特維克、伊斯卡等知名品牌已深入應(yīng)用多年；

  所有的鋼材都需要進(jìn)行熱處理，造成了熱處理成本增加，熱處理風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生、二次加工困難、需要校正、成材率低等難題，采用Toolox拓達(dá)鋼，無需熱處理，可以徹底解決這些問題

3 拓達(dá)鋼是世界上最完美的工具鋼嗎?

　　 上面提到了關(guān)于拓達(dá)鋼的很多優(yōu)點(diǎn)，難道它就一點(diǎn)缺點(diǎn)都沒有嗎?世界上沒有任何可以稱作完美的東西，Toolox也不例外，很多用過Toolox的人可能都知道，它的防銹能力不比S136(與NAK80相當(dāng))，原因是它并不屬于不銹鋼系列，細(xì)心的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，Toolox的Cr的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于S136。但為什么有些人還用Toolox來替代S136來做一些模具產(chǎn)品呢?原因有很多種，客戶在做一些高壽命、高光潔度的模具時(shí)往往會(huì)選用S136的材料，這種情況下產(chǎn)品材質(zhì)對(duì)鋼材的腐蝕并不是很強(qiáng)，因此客戶充分的抓住了Toolox不用再次熱處理、幾乎不變形而且同樣具備高耐磨性、高拋光性的優(yōu)勢(shì)而選擇了Toolox，但是如果是做PVC、POM這樣的塑料產(chǎn)品時(shí)就必須采用表面處理來提高防酸性能。

4 結(jié)束語

   工具鋼作為基礎(chǔ)行業(yè)的基礎(chǔ)，作為模具行業(yè)的重要組成部分，它的變化更新無時(shí)無刻都備受關(guān)注，Toolox的問世具備一定的時(shí)代意義，它似乎預(yù)示著我國的模具及機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)不再像以前一樣僅僅做一些粗而大的產(chǎn)品，而是朝著高精密、高要求、高技術(shù)含量的方向在發(fā)展，它的問世也同樣激勵(lì)了我國特鋼冶煉技術(shù)的發(fā)展。

部分性能數(shù)據(jù)對(duì)比參考

表面處理的保溫時(shí)間所得硬度和深度

華南理工大學(xué)耐磨性檢驗(yàn)報(bào)告

 長條形折彎模具，原選用Cr12MoV，機(jī)加工余量10mm，經(jīng)過粗加工后預(yù)留2.5-3mm熱處理變形，熱處理后二次加工余量大，每1mm耗時(shí)需4小時(shí)，由于材料特性及熱處理因素，即使精加工也無法避免因殘留應(yīng)力產(chǎn)生的變形，第一次磨削后靜置已產(chǎn)生1mm變形，需要多次進(jìn)行修正改善，時(shí)間及成本非常昂貴，后續(xù)也很難保證其穩(wěn)定性；推薦使用瑞典TOOLOX拓達(dá)鋼，由于預(yù)硬無需熱處理，極少殘留應(yīng)力幾乎不變形，一次性加工到位即可試模，批量生產(chǎn)僅需表面處理即可，經(jīng)濟(jì)效益和穩(wěn)定性極佳。

瑞典SSAB鋼鐵集團(tuán)研發(fā)的預(yù)硬工具鋼TOOLOX拓達(dá)鋼具備全球領(lǐng)先的冶煉和熱處理技術(shù)，超級(jí)純凈、均勻，預(yù)硬化無需再處理（全球最硬的預(yù)硬工具鋼），極少的殘留應(yīng)力幾乎不變形，尺寸穩(wěn)定性高，瑞典皇家工學(xué)院堪稱韌性與強(qiáng)度的完美結(jié)合，每一件鋼材出廠都100%經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠焚|(zhì)檢驗(yàn)，是全球唯一一個(gè)把機(jī)械性能100%檢測(cè)并標(biāo)注于質(zhì)保書的鋼廠，并有獨(dú)一無二的身份ID，加上總代理騰鴻杰公司的ERP系統(tǒng)，任意鋼材到經(jīng)銷商、客戶都可溯源、完整保障！