SKD11是一種用于沖壓加工模具的合金工具鋼、現(xiàn)貨：圓棒、板材、鍛件、特殊尺寸可訂貨！
模具是為特定零件或產(chǎn)品形成模具的工具，是通過(guò)將金屬材料夾入強(qiáng)大的壓力而形成的。因此，模具材料需要具有強(qiáng)度、耐磨性、形狀不變性等，而SKD11在這些特性上表現(xiàn)出色。
然而，SKD11的高強(qiáng)度和耐磨性不經(jīng)過(guò)淬火是無(wú)法獲得的。此外，SDK11 很難處理，因?yàn)樗诖慊鸷蟪蔀殡y切削的材料。
本文將介紹SKD11是一種什么合金鋼，它的用途、特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、理化性能、熱處理細(xì)節(jié)、加工方法等。
什么是SKD11？
SKD11是在碳素工具鋼中加入鉻、鉬、釩等元素制成的合金工具鋼。碳素工具鋼中添加了各種元素，碳含量為0.55%～1.50%，并調(diào)整了硅、錳的含量，以改善其性能。耐磨性優(yōu)良，熱處理應(yīng)變小，可通過(guò)熱處理提高硬度。它是JIS標(biāo)準(zhǔn)（JIS G 4404：2015）中規(guī)定的鋼材，也稱為模具鋼，因?yàn)樗环诸悶槔渥髂＞摺?/span>
SKD是“Steel Kougu Dice”的縮寫(xiě)，其中“Steel”表示鋼，“Kougu”表示工具，“Dice”表示模具。此外，SKD11 中的“11”沒(méi)有特殊含義，似乎表明了它的開(kāi)發(fā)順序。
它是冷作模具的主流鋼材，許多鋼鐵制造商都銷售DC11（大同鋼鐵）和SLD（日立金屬）等同等材料。此外，近年來(lái)，還開(kāi)發(fā)了改良SKD11的DC53（Daido Steel）、SLD8（Hitachi Metals）等多種合金工具鋼。
SKD11的應(yīng)用
SKD11 主要用于沖壓機(jī)等中批量生產(chǎn)的模具，但也用于以下用途。
? 穿線模具：用于穿線機(jī)的模具（見(jiàn)下圖）。由于SKD11的高硬度和優(yōu)異的耐磨性，SKD11常被選作軋制模具的材料。螺紋加工是在施加壓力的同時(shí)通過(guò)滾壓形成圓柱形金屬材料的加工方法，用于形成螺紋。
?成型輥：用于輥壓成型的旋轉(zhuǎn)工具（見(jiàn)下圖）。由于對(duì)硬度和耐磨性的要求，可以選擇SKD11作為材料。滾壓成型是將帶狀鋼板通過(guò)具有多個(gè)成型輥的機(jī)器的加工方法。
剪切刀片：用于切割鐵板的切割機(jī)（起皺機(jī)）的刀片。SKD11適合作為剪切刀片的材料，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)淬火獲得高硬度并且可以保持精度。
?夾具：SKD11可用作需要耐磨性的夾具材料。
?量規(guī)：用于在檢驗(yàn)過(guò)程中驗(yàn)證產(chǎn)品的形狀和精度的測(cè)量量規(guī)/檢驗(yàn)量規(guī)。SKD11因?yàn)槟湍?、形狀不易改變、耐腐蝕性比較高，所以被用作各種檢具的材料。
-金屬刀片：SKD11可用于廚刀刀片。刀片是成為菜刀核心和刀片的部分。市場(chǎng)上有許多使用 SKD11 作為刀片并將其夾在防銹且價(jià)格低廉的不銹鋼中的產(chǎn)品。
SKD11的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)
如上所述，SKD11的特點(diǎn)是硬度高，耐磨性好。但是，由于這些特性是通過(guò)熱處理表現(xiàn)出來(lái)的，因此通常在成型后進(jìn)行淬火和回火。
使用 SKD11 的優(yōu)點(diǎn)如下。
● 使用SKD11的優(yōu)勢(shì)
?優(yōu)異的耐磨性
?熱處理后可獲得HRC58~63左右的高硬度。
?熱處理后變形小，適用于精密產(chǎn)品材料
? 在冷模材料中，分布好，容易獲得。
-雖然是冷加工用，但熱強(qiáng)度高，可承受500℃左右的使用。
作為對(duì)比，其他金屬材料的硬度SUS304為HRC11（HV200），S45C正火后硬度為HRC4.63~20.64（HBW167~229），S45C調(diào)質(zhì)后硬度為HRC13.5~27.71（HBW201~269） ，SUS440C調(diào)質(zhì)后約為HRC55～61。
另一方面，使用 SKD11 的缺點(diǎn)如下。
● 使用SKD11的缺點(diǎn)
?熱處理后硬度高，切削性差
-即使在熱處理前，硬度（退火硬度）也比較高，約為HRC25（HBW255），切削性不好。
? 熱處理后，粗大的碳化物分散在金屬組織中，容易受到高速滑動(dòng)磨損。
? 粗大碳化物的存在進(jìn)一步降低了切削性。
?粗大碳化物的存在會(huì)降低韌性，更容易產(chǎn)生裂紋和裂紋。
?焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，需要350～450℃左右的預(yù)熱和后加熱。
?淬火溫度高達(dá)1030℃
?由于硬度隨淬火溫度和回火溫度而變化，因此在熱處理過(guò)程中需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂疲ㄏ聢D為淬火溫度975℃·1000℃·1025℃·1050℃的回火硬度曲線）。
SKD11的特性
物理性質(zhì)
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比重
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密度
(克/立方厘米)
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導(dǎo)熱系數(shù)
(W / mK)
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熱膨脹系數(shù)
(×10-6/℃)
20-100℃
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縱向模量
(GPa)
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磁的
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7.80
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7.80
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26.1
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12.0
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207
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可
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SKD11的物性如上表所示。
SKD11在密度和縱向彈性模量（楊氏模量）方面與SS400、S45C和SUS304相差不大。另一方面，SKD11的導(dǎo)熱系數(shù)低于SS400的58W/mK和S45C的41W/mK，高于SUS304的16W/mK。熱膨脹系數(shù)與SS400、S45C幾乎相同，略低于SUS304的17.2×10-6/℃。
這樣，SKD11的高溫特性接近不銹鋼，是一種優(yōu)良的耐熱材料，而且熱膨脹系數(shù)低于SUS304，所以因溫度變化而產(chǎn)生的形狀變化也小的。因此，即使用于壓力機(jī)的模具也不易受到摩擦熱的影響，適用于檢查量規(guī)等要求形狀不變性的材料。但由于其導(dǎo)熱系數(shù)低，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)，刀具容易損壞。
化學(xué)性質(zhì)
（單元：％）
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碳
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硅
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錳
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凜
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硫
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鉻
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鉬
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釩
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C
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硅
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錳
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磷
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小號(hào)
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鉻
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莫
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五
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1.40 至 1.60
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0.40
少于
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0.60
少于
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0.030
少于
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0.030
少于
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11.00 ~ 13.00
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0.80 至 1.20
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0.20 ~ 0.50
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SKD11的化學(xué)成分由JIS標(biāo)準(zhǔn)（JIS G 4404:2015）規(guī)定，如上表所示。但是，作為 SKD11 化學(xué)成分的預(yù)防措施，不應(yīng)有意添加鎢 (W)。另外，上表所列化學(xué)成分以外的含有元素為鐵（Fe），其含量約為83.4～86.6%。
SKD11 含有 11% 至 13% 的鉻，與馬氏體不銹鋼大致相同。但是，由于不銹鋼是鉻含量在10.5%以上、碳含量在1.2%以下的鋼，因此碳含量超過(guò)1.2%的SKD11不屬于不銹鋼。另外，不銹鋼的耐腐蝕性是通過(guò)鉻的存在來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以SKD11的耐腐蝕性也比較優(yōu)秀，但由于其含碳量高，不如不銹鋼耐腐蝕。
另一方面，SKD11由于其較高的碳含量而具有更高的硬度和更好的淬透性。此外，添加鉬有助于提高耐磨性和抗淬硬性，添加釩有助于提高耐磨性。
SKD11的硬度
在這里，我們將介紹SKD11熱處理前后的硬度。
退火熱處理溫度和硬度
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退火
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退火硬度
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溫度
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冷卻方式
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人權(quán)委員會(huì)
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高帶寬
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高壓
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830-880℃
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緩慢冷卻
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25.33 或更低
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255 或更少
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268 或更少
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上表顯示了JIS標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的SKD11的退火條件和退火硬度。SKD11通常是鋼廠退火后發(fā)貨，所以對(duì)于金屬工來(lái)說(shuō)，上表中的硬度是熱處理前的硬度。
退火是使鋼材保持在高溫下，使金屬組織均勻，并使鋼材軟化，使其更易于加工的熱處理。另外，上表中的冷卻方式中的“緩冷”是在停爐后仍將鋼保持在爐內(nèi)并隨爐冷卻而對(duì)鋼進(jìn)行冷卻的方法。
調(diào)質(zhì)熱處理溫度及硬度
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淬火
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回火
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調(diào)質(zhì)硬度
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溫度
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冷卻方式
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溫度
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冷卻方式
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人權(quán)委員會(huì)
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高帶寬
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高壓
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1030℃
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風(fēng)冷
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180℃
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風(fēng)冷
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58 或更多
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615以上
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653及以上
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上表顯示了JIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的SKD11相對(duì)于SKD11淬火回火后的硬度。由于SKD11通常在成型后進(jìn)行熱處理，所以上表所示硬度為加工產(chǎn)品使用時(shí)的硬度。
淬火是使鋼硬化的熱處理，回火是為了調(diào)整鋼的硬度和增加其韌性而進(jìn)行的熱處理。另外，上表中的冷卻方式中的“空冷”是指將鋼從爐中取出，停爐后在常溫空氣中等待冷卻的方法。
近年來(lái)，由于熱處理后的SKD11可以進(jìn)行放電加工等，因此熱處理通常在各種條件下進(jìn)行。
例如，在淬火中，采用以下熱處理?xiàng)l件。
● 淬火熱處理?xiàng)l件
? 980-10℃油冷
? 1010-1030℃油冷
? 1000-1030℃風(fēng)冷
? 1030～1050℃風(fēng)冷
油冷是將鋼從爐中取出并在爐子關(guān)閉后在油中冷卻的方法。與空冷相比，它的冷卻速度更快，硬度更高，但韌性較低，更容易開(kāi)裂，而且往往有更高的熱處理應(yīng)變。鋼的性能也隨淬火溫度而變化。淬火溫度越高，回火后的硬度越高，但韌性越低，熱處理應(yīng)變?cè)酱蟆?/span>
鋼的硬度根據(jù)回火的熱處理?xiàng)l件而變化如下表所示。
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回火
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調(diào)質(zhì)硬度
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溫度
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冷卻方式
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人權(quán)委員會(huì)
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高帶寬
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高壓
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150-200℃
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風(fēng)冷
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60-63
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654 ~ 705
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697 ~ 772
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200-250℃
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57-60
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595 ~ 654
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633 ~ 697
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500℃以上
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57 或更少
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595以下
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633以下
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與淬火相反，回火溫度越高，硬度和耐磨性越低，韌性越好。
加工方法
SKD11的典型加工方法是切削加工和放電加工。
切割
對(duì)于SKD11，多采用熱處理前切削成形，熱處理后磨削精加工的方法。
SKD11即使在熱處理之前，其切削性也比S45C等碳鋼差，但并不難切削。另一方面，熱處理后硬度增加，難以進(jìn)行切削。因此，往往是在熱處理前通過(guò)切削完成成型。
但是，熱處理可能會(huì)導(dǎo)致變形，因此如果需要高精度，請(qǐng)?jiān)跓崽幚砗笸ㄟ^(guò)磨削完成。但是，由于SKD11在熱處理后難以磨削，因此在熱處理前進(jìn)行切削以最大限度地減少熱處理后的加工非常重要。
放電加工
SKD11由于電火花加工變形小，所以電火花加工的加工性好，作為熱處理后的加工方法多采用電火花加工。
放電加工是在材料與電極之間產(chǎn)生電弧放電，使材料表面熔化去除的加工方法。由于是不依賴于硬度的加工方法，因此即使在熱處理后使用具有高硬度的SKD11也可以毫無(wú)問(wèn)題地加工。
但是，在進(jìn)行放電加工時(shí)，建議進(jìn)行500℃以上的回火（高溫回火），而不是150～200℃的回火（低溫回火）。這是因?yàn)樵诘蜏鼗鼗鹬?，金屬?nèi)部因淬火而產(chǎn)生的大量碳化物和應(yīng)力殘留，碳化物和殘余應(yīng)力可能受熱放電加工的影響而產(chǎn)生裂紋和變形。但高溫回火時(shí)，硬度低至HRC57以下，因此存在加工品壽命縮短的缺點(diǎn)。
表面處理方法
電鍍和表面改性熱處理可應(yīng)用于 SKD11 以改善表面性能。
電鍍
SKD11含有與馬氏體不銹鋼一樣多的鉻，因此比SS400或S45C更不容易生銹。但由于含碳量高達(dá)1.4～1.6%，不如不銹鋼耐腐蝕，建議采取電鍍等防銹措施。
SKD11 常采用鍍硬鉻，這種鍍層有望提高耐磨性。
熱處理
SKD11可以進(jìn)行以下表面改性熱處理，以獲得進(jìn)一步的硬度和耐磨性，并補(bǔ)償由于高溫回火導(dǎo)致的硬度下降。
-氮化處理：通過(guò)將SKD11保持在加熱到高溫回火溫度的氮?dú)饣虬睔鈿夥罩?，氮?dú)鉂B入表面并硬化表面。這是一種可以達(dá)到HV1000或更高表面硬度的方法。
-PVD(Physical Vapor Deposition)：通過(guò)在真空中附著加熱到高溫回火溫度的成膜物質(zhì)(氮化鈦等)來(lái)提高SKD11的耐磨性和耐腐蝕性的方法。
? CVD（Chemical Vapor Deposition）：在真空或空氣中將作為成膜源的物質(zhì)加熱到淬火溫度，激發(fā)并促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，在SKD11表面形成薄膜的方法. 這種方法也有望提高耐磨性和耐腐蝕性。
但是，使用這些方法時(shí)，SKD11 會(huì)暴露在高溫下，因此需要注意熱變形。
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